一種獨立模塊的冗余陣列的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種獨立模塊冗余陣列（RAIM）系統(tǒng)，其功能和結(jié)構(gòu)和獨立磁盤冗余陣列（RAID）系統(tǒng)相似，其包括：RAID控制器、接口和多個獨立存儲模塊，其中，所述RAID控制器連接多個模塊并通過接口與主機相連，以完成信息收發(fā)；所述多個獨立模塊不是磁盤驅(qū)動器而是SD、MMC和eMMC存儲模塊，每個所述存儲模塊在RAID系統(tǒng)中作為一個驅(qū)動器運行。
【專利說明】一種獨立模塊的冗余陣列
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及計算機數(shù)據(jù)存儲領(lǐng)域，尤其涉及一種獨立模塊的冗余陣列。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有技術(shù)中，有關(guān)獨立磁盤冗余陣列(redundant array of independent disks,簡稱RAID)的體現(xiàn)形式多種多樣。
[0003]RAID是將多個磁盤驅(qū)動組件組織到一個邏輯單元的存儲技術(shù)。根據(jù)冗余和性能的需求不同，數(shù)據(jù)可按不同等級(RAID level)在驅(qū)動器之間散布。
[0004]目前，RAID普遍用于計算機數(shù)據(jù)保護(hù)存儲，通過多個物理驅(qū)動器對數(shù)據(jù)進(jìn)行隔離和備份。RAID的一個應(yīng)用實例是將存儲器陣列作為一個虛擬驅(qū)動器，被操作系統(tǒng)讀寫和訪問。不同的實現(xiàn)方案和架構(gòu)是可靠性、可用性、性能和容量等主要性能指標(biāo)的平衡，并用RAID加上數(shù)字來命名(比如RAIDO，RAID1)。等級大于RAIDO的RAID級別可以避免單個磁盤不可恢復(fù)的讀錯誤而引起整個磁盤失敗。
[0005]以RAID6為例，它針對數(shù)據(jù)塊級別的條帶化分布進(jìn)行雙奇偶校驗，提供最多兩個驅(qū)動故障的容錯能力。在高可用的系統(tǒng)中，這種能力讓RAID組更實用。大容量驅(qū)動從單個驅(qū)動失敗中恢復(fù)的時間加長，容錯能力顯得越發(fā)重要。單個驅(qū)動失敗降低整個陣列的性能，直到這個失敗的驅(qū)動被替換和相關(guān)數(shù)據(jù)得到重建。
[0006]一個RAID系統(tǒng)由多個熟知的硬盤(Hard Disk Drive，簡稱HDD)和固態(tài)硬盤驅(qū)動(solid state drives,簡稱SSD)組成。HDD是以內(nèi)置磁帶為介質(zhì)，以電機驅(qū)動的磁盤。SSD 則由閃存組成。他們都有如 SCSI (Small Computer System Interface,簡稱 SCSI)、IDE (Integrated Device Electronics,簡稱 IDE)、SATA (Serial Advanced TechnologyAttachment,簡稱 SATA)、PCI (Peripheral Component Interconnect,簡稱 PCI)和 PCIE(PC1-Express)的接口。
[0007]但是，獨立的HDD和SSD使得RAID系統(tǒng)功耗變大，體積增大。
[0008]因此，需要從功耗、價格和體積方面改進(jìn)RAID系統(tǒng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]介于上述需求，本發(fā)明的目的在于提供一種獨立模塊冗余陣列(RAM)系統(tǒng)，它由SD (Security Digital)、MMC (Mult1-Media Card)和 eMMC (embedded MMC)模塊代替?zhèn)鹘y(tǒng)的多個獨立硬盤單元。簡言之，一個RAM系統(tǒng)，包括控制收發(fā)的RAID控制器和與之相連的多個獨立存儲模塊，其中每個存儲模塊作為一個獨立驅(qū)動器運行。
[0010]本發(fā)明的一種獨立模塊的冗余陣列(RAM)系統(tǒng)，其包含一個RAID控制器和多個獨立存儲模塊，其中，所述RAID控制器通過接口連接到主機，并收發(fā)信息，所述多個獨立存儲模塊作為驅(qū)動器連接到RAID控制器。
[0011]作為本發(fā)明一個優(yōu)選的實施例，所述存儲模塊是安全數(shù)據(jù)卡(SD)。
[0012]作為本發(fā)明一個優(yōu)選的實施例，所述存儲模塊是多媒體卡(MMC )。[0013]作為本發(fā)明一個優(yōu)選的實施例，所述存儲模塊是嵌入式多媒體卡(eMMC) O
[0014]作為本發(fā)明一個優(yōu)選的實施例，多個SD模塊通過SD總線連接RAID控制器。
[0015]作為本發(fā)明一個優(yōu)選的實施例，多個MMC模塊通過MMC總線連接RAID控制器。
[0016]作為本發(fā)明一個優(yōu)選的實施例，多個eMMC模塊通過eMMC總線連接RAID控制器。
[0017]作為本發(fā)明一個優(yōu)選的實施例，數(shù)據(jù)傳輸接口是SCS1、IDE、ATA、SATA、PC1、PCIE、SD、MMC、或 eMMC。
[0018]作為本發(fā)明一個優(yōu)選的實施例，所述RAID控制器的功能是多種RAID模式(級別)之一，所述RAID模式(級別)包括RAIDl，RAID5和RAID6。
[0019]作為本發(fā)明一個優(yōu)選的實施例，所述RAID控制器包含與多個存儲模塊相連的RAID控制邏輯。
[0020]作為本發(fā)明一個優(yōu)選的實施例，所述RAID控制邏輯通過SD主機或MMC/eMMC主機與多個模塊連接。
[0021]為進(jìn)一步理解RAIM的實質(zhì)和優(yōu)點，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述?！緦＠綀D】

【附圖說明】
[0022]圖1示出了本發(fā)明的RAM系統(tǒng)實例；
[0023]圖2示出了本發(fā)明的圖1中RA頂系統(tǒng)中的RAID控制器實例；
[0024]圖3 (a)-3 (C)分別示出了 SD卡、eMMC模塊和MMC卡示意圖，上述模塊都包含在RAIM系統(tǒng)2中；
[0025]圖4示出了本發(fā)明的另一個實例，該例中RAID控制器具有RAID 5的功能；
[0026]圖5示出了圖4中每個模塊(24)中的存儲數(shù)據(jù)實例；
[0027]圖6示出了本發(fā)明的的另一實例:在該實施例中，所述RAID控制器具有RAID I功倉泛;
[0028]圖7示出了圖6中的獨立SD模塊I和SD模塊2的數(shù)據(jù)存儲實例。
【具體實施方式】
[0029]此處所稱的“一個實施例”或“實施例”是指可包含于本發(fā)明至少一個實現(xiàn)方式中的特定特征、結(jié)構(gòu)或特性。在本說明書中不同地方出現(xiàn)的“在一個實施例中”并非均指同一個實施例，也不是單獨的或選擇性的與其他實施例互相排斥的實施例。
[0030]本發(fā)明體現(xiàn)了冗余陣列獨立模塊(RAM)的特色和原理，它有獨立磁盤冗余陣列(RAID)的功能。但是，RAID由獨立硬盤驅(qū)動(HDD)或是固態(tài)硬盤驅(qū)動(SSD)單元組成，RAIM則是由一組獨立的存儲模塊:安全數(shù)據(jù)卡(SD)，多媒體卡(MMC)或內(nèi)嵌MMC(eMMC)構(gòu)成。RAIM的這些存儲模塊具有低功耗，性價比高和體積小的特點。
[0031]圖1示出了一個本發(fā)明的一個實例RAID系統(tǒng)2，其包括一個RAID控制器20，I到N個模塊24，其中N是整數(shù)。RAID控制器20通過總線23連接每一個模塊24。另外，RAID控制器還通過接口 21連接主機。
[0032]每一個模塊24可以是安全數(shù)據(jù)卡(SD)，多媒體卡(MMC)或嵌入MMC (eMMC)。在一個具體的實施例中，所述總線23是SD總線，MMC總線，或eMMC總線，模塊24的類型決定于相匹配的總線。類似的，接口 21 是 SCSI，IDE，ATA，SATA，PCI，PCIE，SD，MMC 或 eMMC 接口。[0033]系統(tǒng)運行過程中，RAM系統(tǒng)2的RAID控制器20與主機I間相互進(jìn)行信息收發(fā)。信息的接收以命令和數(shù)據(jù)的形式，數(shù)據(jù)將通過RAID控制器20存儲在模塊24中。業(yè)內(nèi)數(shù)據(jù)顯示，RAID控制器20能高效地管理N個模塊。例如，RAID系統(tǒng)2是RAID O系統(tǒng)，RAID控制器在兩個或是更多的驅(qū)動器(如圖1的模塊24)間執(zhí)行條帶化數(shù)據(jù)功能。再如，RAIM系統(tǒng)2具有RAIDl功能，RAID控制器在兩個驅(qū)動器(模塊24)間鏡像數(shù)據(jù)。詳情請分別參照圖6和圖7，這里只是示例，RAID控制器何種功能取決于RAM系統(tǒng)采用的技術(shù)相關(guān)。
[0034]傳統(tǒng)的RAID系統(tǒng)由獨立磁盤(HDD或SSD)陣列構(gòu)成，系統(tǒng)2由獨立存儲模塊陣列組成，結(jié)合RAID控制器，在價格、體積和功耗上具有明顯的優(yōu)勢。這些模塊24由SD、MMC或eMMC組成:SD應(yīng)符合SD相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)；MMC和eMMC應(yīng)符合MMC及電子元件工業(yè)聯(lián)合會(JEDEC)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。
[0035]RAID控制器將模塊24分組管理，使得RAID系統(tǒng)2功耗尺寸減小，并因此使性價比有所提高。例如，在圖4和5中，RAID控制器擁有RAID5的功能，數(shù)據(jù)包按照512byte大小被分成Al，A2，A3，BI，B2，B3……序列，而模塊4用來存放奇偶校驗值，用于恢復(fù)模塊間損壞的任意數(shù)據(jù)包。數(shù)據(jù)包的分組大小也可以是IK byte, 2K byte或其他長度。相比RAID系統(tǒng)，每個存儲模塊24可被看作獨立的虛擬驅(qū)動器(virtual independent disk,簡稱VID),這使得RAIM系統(tǒng)2具有更高的可靠性。例如，該系統(tǒng)有熱插拔和內(nèi)建自動數(shù)據(jù)恢復(fù)機制，維修工程師可以用新模塊替換掉老化的eMMC或SD模塊。例如，假如圖6的模塊2被拔出并用新的SD模塊替換，RAID控制器拷貝模塊I的全部信息到新模塊，然后恢復(fù)整個RAIM系統(tǒng)到模塊2被移除前的狀態(tài)。這種單個驅(qū)動器也能用作創(chuàng)建一個高效的RAID2。
[0036]圖2示出了與本發(fā)明的圖1中RA頂系統(tǒng)中的RAID控制器實例。所述RAID控制器20包括了一個接口協(xié)議(Internet Protocol，簡稱IP) 201，微處理器200，RAID控制邏輯203，和N個SD、MMC, eMMC主機205。IP連接總`線21和數(shù)據(jù)緩沖器202，以響應(yīng)來自所述微處理器200的信息。所述數(shù)據(jù)緩沖器202用以接收微處理器200發(fā)來的消息，并進(jìn)一步連接到所述RAID控制邏輯203。所述RAID控制邏輯203連接每個主機205，并通過總線23與模塊24進(jìn)行通信。
[0037]微處理器200執(zhí)行軟件，通知IP 201去接收或發(fā)送信息到主機I和數(shù)據(jù)緩沖器202。微處理器200控制IP201和數(shù)據(jù)緩沖器202開始數(shù)據(jù)傳輸，數(shù)據(jù)緩沖器202緩存寫入存儲模塊24到或者從存儲模塊24讀出的數(shù)據(jù)。連接在數(shù)據(jù)緩沖器202與SD主機205之間的RAID控制邏輯203，通過微處理器200控制數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)緩沖器202與SD主機205之間的數(shù)據(jù)交換。每個主機205通過總線23發(fā)送命令給予其相連的存儲模塊24，讀取狀態(tài)并數(shù)據(jù)傳輸。從模塊的角度看，主機205就是SD或MMC、eMMC讀卡器。
[0038]圖3 (a)-3 (C)分別示出了包含在RAM系統(tǒng)2中的SD卡，eMMC模塊和MMC卡。
[0039]圖4示出了 RAID控制器的另一實例。圖4中的RAID控制器類似圖2和圖4中的控制器，RAID控制邏輯203 '是RAID5類型的控制邏輯。
[0040]圖5示出了圖4中模塊24存儲數(shù)據(jù)的例子。為了清楚，模塊24標(biāo)為24_1，24_2，24-3和24-4。數(shù)據(jù)在24-1到24_3中以塊的形式存在，24_4作為校驗?zāi)K，用于存儲24_1到24-3數(shù)據(jù)的奇偶校驗值。圖5的502-508四個塊存儲在模塊24_1，24_2，和24_3，模塊24-4存儲每個相應(yīng)塊的奇偶校驗值。例如，塊502由Al，A2和A3構(gòu)成，存儲在模塊24_1，A2存在24-2，A3存在24_3。校驗的一種形式是對Al、A2和A3執(zhí)行ORing操作，并把結(jié)果存于模塊24-4的校驗?zāi)KA(Ap)里面。同理，B1、B2和B3分別放于24_1，24_2，24_3，執(zhí)行操作，結(jié)果放于24-4的校驗?zāi)KB (Bp)中，B1-B3組成了塊504。這同樣應(yīng)用于塊506和508。
[0041]圖6示出了 RAID控制器的另一實例。除了控制邏輯203"部分，圖中RAID控制器202"其他部分的和RAID控制器202 z相似?？刂七壿?03"通過總線23連接主機205和SD模塊24是RAIDl類型。
[0042]圖7示出了圖6中SD模塊I和SD模塊2的數(shù)據(jù)存儲實例。RAID控制邏輯203"是RAIM系統(tǒng)的一部分，其數(shù)據(jù)塊的內(nèi)容被鏡像了。例如，在RAIDl等級中，作為塊或是塊的一部分SD模塊I的Al，和SD模塊2的A2相等。同理，SD模塊I的BI和SD模塊2的B2相等，以此類推。
[0043]本發(fā)明已經(jīng)在一定程度上被充分詳細(xì)的描述。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，目前實施例所揭露的只是示例而已，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的范圍定義為其保護(hù)范圍而不是以上實施例的說明。
【權(quán)利要求】
1.一種獨立模塊的冗余陣列(RAIM)系統(tǒng),其特征在于:其包括一個RAID控制器和多個獨立存儲模塊，其中，所述RAID控制器通過接口連接到主機，并收發(fā)信息，所述多個獨立存儲模塊作為驅(qū)動器連接到RAID控制器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的RAIM系統(tǒng)，其特征在于:所述存儲模塊是安全數(shù)據(jù)卡(SD)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的RAIM系統(tǒng)，其特征在于:所述存儲模塊是多媒體卡(MMC)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的RAIM系統(tǒng)，其特征在于:所述存儲模塊是嵌入式多媒體卡(eMMC)o
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的RAM系統(tǒng)，其特征在于:多個SD模塊通過SD總線連接RAID控制器。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的RAIM系統(tǒng)，其特征在于:多個MMC模塊通過MMC總線連接RAID控制器。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的RAIM系統(tǒng)，其特征在于:多個eMMC模塊通過eMMC總線連接RAID控制器。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的RA頂系統(tǒng)，其特征在于:數(shù)據(jù)傳輸接口是SCS1、IDE、ΑΤΑ、SATA、PC1、PCIE、SD、MMC、或 eMMC。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的RAIM系統(tǒng)，其特征在于:所述RAID控制器的功能是多種RAID模式(級別)之一，所述RAID模式(級別)包括RAID1，RAID5和RAID6。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的RAIM系統(tǒng)，其特征在于:所述RAID控制器包含與多個存儲模塊相連的RAID控制邏輯。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的RAM系統(tǒng)，其特征在于:所述RAID控制邏輯通過SD主機或MMC/eMMC主機與多個存儲模塊連接。
【文檔編號】G06F3/06GK103729147SQ201310745607
【公開日】2014年4月16日 申請日期:2013年12月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月30日
【發(fā)明者】駱建軍, 劉海鑾 申請人:華瀾微電子有限公司