[发明专利]磁盘记录方法及其非易失性存储媒体与电子装置

说明书

技术领域

本揭露涉及一种磁盘记录方法，所述方法供临时非易失性存储媒体将来自易失性存储器的数据记录到所述存储媒体，且所述方法用于具有所述存储媒体的电子装置。本揭露还涉及使用所述磁盘记录方法的非易失性存储媒体以及使用所述磁盘记录方法的电子装置。

背景技术

计算机应用程序通常将数据存储在随机存取存储器(random access memory，RAM)中以供快速存取，这是因为RAM的存取速度相较于非易失性磁盘快得多。然而，如果托管所述计算机应用程序的系统崩溃，那么存储在RAM中的内容便无法恢复，这是因为RAM是易失性的存储器。对于许多应用程序来说，例如密集写入型应用程序，已利用将存储在RAM中的数据记录到一种形式暂时但具持久性的存储器或记录磁盘，以使得如果发生系统崩溃时，将执行恢复进程以将数据从记录磁盘复原到易失性存储器。记录到记录磁盘的数据将随后被传送到系统的正常磁盘机以进行永久存储。

然而，对于用作记录磁盘的最佳类型的持久存储器并没有普遍共识。基于闪存的存储器，例如非易失性存储器(NVRAM)等目前来说是昂贵的，而硬盘机(Hard Disk Drive，HDD)已经不予考量是因为其速度较慢，其不适合用作记录磁盘。相变存储器(Phase Changing Memory，PCM)可成为基于闪存的存储器的一个较快的替代方案，但是由于PCM的小密度以及高成本而在未来不易被采用为记录磁盘。优化(optimizing)磁盘记录过程的等待时间(latency)和吞吐量(throughput)也是一项至关紧要的任务。

吞吐量可被定义为由记录磁盘完成的记录操作的总数，包含读取和写入。等待时间可被定义为在由记录磁盘的队列接收到记录请求时与在记录请求被成功地写入到记录磁盘并准备好向用户应用程序进行确认时之间的时间。等待时间和吞吐量将是记录系统将要优化的多个参数中的两个，这是因为理想的磁盘记录系统将具有低等待时间和高吞吐量。对记录系统的记录请求的所感知的响应时间将由记录操作及其相关联的操作的等待时间来支配。

提供高吞吐量和低等待时间给具有小的有效负载的记录操作是至关重要的，其中所述的小的有效负载例如是64字节或128字节等，这是因为许多应用程序仅需要记录与高层级操作相关联的信息，例如对平衡搜寻树(Balance tree，B-tree)页或散列表包(hash table bucket)中的记录的更新。信息的大小通常较小。低记录等待时间的重要性，在于因为其直接影响用户感知到的响应时间，并且因为许多应用程序将受限于记录磁盘的等待时间，而这是因为，在先前提交的请求尚未完成之前是无法处理较多的请求的。

然而，要实现记录操作的高吞吐量和低等待时间(尤其针对细粒度(fine-grained)操作)已证明绝非易事。目前已意识到三个关键的挑战。首先，在细粒度记录与现代文件系统之间存在失配。更具体来说，所述文件系统将4KB的块用作读取和写入的基本单元，且因此将64字节或128字节的记录记录到日志文件可能需要读取日志文件的最后一个块以及在将所述日志记录附加到所述块之后对同一块进行写入。第二，调用接口到磁盘之间的数据路径上存在多个处理步骤，所述多个处理步骤需要横越记录操作(logging operation)的有效负载(payload)，且这些步骤中的一些步骤可能招致每个操作的开销(overhead)。因此，连续的记录操作请求被适当地合并，以便有效地分摊这些每个操作的开销，且仍然控制住平均的记录等待时间之內。第三，为了提高现代磁盘的原始数据传送能力，将提出一种针对较小的数据大小将高层级记录操作请求转变为低层级磁盘存取请求的方式，以用来将防止记录磁盘大部分时间都是闲置的。

在这些问题下，现有技术可能无法完全解决所有这些挑战。举例来说，紧随的异步写入的涉及记录和的延迟写入将会把瓶颈转移到记录操作。如果记录的记录大小假设较小，则内部的存储装置在较小的随机记录更新的情况下必须以低等待时间管理高吞吐量。而且，许多优化技术将涉及对磁盘几何形状细节进行准确控制，所述磁盘几何细节例如是旋转等待时间、搜寻等待时间、每一磁轨中的扇区的数量、区编码、坏扇区映射以及其它较细的细节。此时，由于高级磁盘压缩技术，将寻求一种实施需要这些细节的想法的实施方式，且一些磁盘制造商由于复杂的磁盘管理技术和竞争性市场而不再供应磁盘布局的内部细节。而且，还应提及的是，磁盘头预测技术可能不易被采用，这是因为该技术对于现代的磁盘机来说较难以实现。