[发明专利]一种混合存储阵列的构建方法

说明书

本发明公开了一种混合存储阵列的构建方法，包括：S1：将混合阵列划分为三个区域zone‑Ⅰ(HDD存储区域)、zone‑Ⅱ(SSD随机小读存储区域)和zone‑Ⅲ(SSD随机小写存储区域)；S2：利用参数request size、frequency和seek distance对数据历史访问行为进行分析；S3：将数据按条带分为三类S‑Ⅰ(冷数据以及顺序读写类型的热数据)，S‑Ⅱ(随机小读类型的热数据)和S‑Ⅲ(随机小写类型的热数据)；S4将S‑Ⅰ类数据重定位到zone‑Ⅰ，S‑Ⅱ类数据重定位到zone‑Ⅲ，S‑Ⅱ重定位到zone‑Ⅲ，能够在保证可靠性的同时合理分布数据，提高混合存储阵列的性能。

技术领域

本发明属于计算机存储技术领域，更具体地，涉及一种混合存储阵列的构建方法。

背景技术

随着固态盘技术的发展，给整个存储领域的应用和研究带来了不小的影响。相对于机械磁盘，固态盘因其不需要磁头的寻道和旋转定位时间，有更好的随机访问性能，从而为从根本上解决传统磁盘低的随机访问性能问题提供了可能。此外作为电子器件的固态盘还具备功耗低、体积小、重量轻和抗震等优势。然而，由于价格、容量等方面的原因,在未来很长一段时间内固态硬盘仍然不可能在存储应用领域完全取代磁盘，因此利用磁盘和固态硬盘构建混合存储系统，充分利用两者各自的优势来提高存储系统的整体性能，成为目前主流的研究方向。

磁盘阵列(Redundant Arrays of Independent Disks，RAID)，有“独立磁盘构成的具有冗余能力的阵列”之意。它是由很多价格较便宜的磁盘，组合成一个容量巨大的磁盘组，利用个别磁盘提供数据所产生加成效果提升整个磁盘系统效能。利用这项技术，将数据切割成许多区段，分别存放在各个硬盘上。

现有的磁盘阵列分为三类：由硬盘驱动器(Hard Disk Drive，HDD)构建的传统RAID、由固态硬盘(Solid State Disk，SSD)构建的RAID以及由HDD和SSD混合的RAID。随着SSD价格的降低，由SSD组成大容量的阵列已经成为可能，并被越来越多的人所接受。但是正如之前提到的SSD在价格和容量上仍然和HDD有着较大的差距，况且其自身的擦写以及寿命问题，使得将SSD和HDD共同组成大容量、高性能、高可靠性的混合阵列成为一种理想的解决思路。

目前主要的混合阵列性能优化方法有以下几种：

HP公司提出了一种混合阵列AutoRAID。不过，AutoRAID做的是基于HDD的RAID1和SSD的RAID5的混合。AutoRAID提出了两层的存储架构，上层组建RAID1来存放active数据来保证高性能，而下层组建RAID5来存放inactive数据以性能换取冗余度，降低存储成本。其主要思路是利用active数据的规模小但访问频度高对性能要求高的特点，和inactive数据规模大但访问度低、只要保证可靠性的特点，分别采用不同级别的RAID方式组织数据，从而兼顾性能和存储成本，但是仅仅是在HDD级的混合。

谢涛等人提出了PEARL混合模型，在PEARL中，SSD和HDD一一对应组成混合磁盘对，所有HDD按某一RAID方式组织成阵列。PEARL将数据分为三类：读密集型、写密集型和读写混合型，写密集型放在HDD中，读密集型数据放在SSD，而读写混合型数据根据性能、能耗以及可靠性公式决定放在HDD还是SSD。该方案能够对性能、能耗和可靠性进行折衷考虑，但在性能优化上和很多方案一样忽略了SSD更好的随机读写性能优势。

毛波等人提出的HPDA将若干个SSD(数据盘)和一个HDD的部分空间(parity盘)组成RAID4，剩余的HDD空间和另一个HDD组成一个RAID1作为写buffer来优化对SSD阵列的小写。该方案利用HDD缓存一些随机小写请求来提高SSD阵列的写性能，但是为区分数据的冷热，所有数据的写操作都要进行两次。

因此，采用上述方式在提高混合存储阵列的性能方面存在一定的局限性。

发明内容