专利名称：单盘结构的固态raid系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种SATA接口的高速固态存储硬盘，在标准3.5寸硬盘结构内 实现基于RAID的固态硬盘阵列，通过SATA接口与主机实现数据互连。
背景技术：
独立磁盘冗余阵列(RAID)是解决计算机I/O瓶颈的有效方法之一,有着广阔 的发展前景。计算机及其相关技术的飞速发展和计算机应用的日益遍及,对计算 机存储技术提出了越来越高的要求。因此,磁盘阵列这种容量大、可靠性高、响 应迅速的存储技术越来越被人们所重视。
目前，磁盘阵列主要的存储设备是机械硬盘。机械硬盘由于受限于本身原 理上的限制,其读写性能特别是随机读写性能已远远不能满足各种应用的需要, 而且传统的机械硬盘可靠性差、功耗大，在以宽温、抗振、节电为主要特征的 高可靠性的工业、军事、航天等领域，这种存储介质成了最难达到要求甚至无 法解决的问题。
作为解决以上问题的最好方式，以半导体作为存储及控制载体的固态硬盘 成为取代机械硬盘的一种趋势。
SSD固态硬盘是具备高效能，高稳定度的快速记忆体储存媒体元件，为时 下效能成本比最优异的记忆体储存媒体解决方案。具有取代传统硬盘的多项优 势，采用符合工业标准介面的控制技术。电子硬盘能提供原始的、高性能的和 高可靠的数据储存，即使是在恶劣的条件下工作一恶劣的温度、撞击、震动、 干扰等，也不会对数据构成威胁。它克服了机械硬盘的弊病，能广泛用于工业 控制、公共安全、电信、军工、航空等高可靠性的数据领域，且它的体积小、 存储空间灵活、费用低等优点，也广泛的用于民用领域。电子硬盘不同于机械式硬盘，可以频繁开关机而不损坏。
以固态硬盘为存储介质的RAID系统集合了固态硬盘的各种优点和阵列管 理的优势，能满足各种高速高可靠的应用需求。 发明内容
针对现有机械硬盘性能有限而导致适用领域受限的现状，提出用固态硬盘 RAID系统取代传统机械硬盘，提高现有硬盘的I/0特性和可靠性。系统集成了 SATARAID控制器2和基于FLASH阵列的高速大容量SATA接口固态硬盘1 ， 在标准结构的单盘内实现固态硬盘RAID系统，结构紧凑，宽温、抗振、低功 耗、大大提高了单个硬盘的读写性能以及可靠性。
本发明的技术方案是采用由NAND FLASH阵列、FLASH控制器4和SATA 接口协议6组成的SATA接口固态硬盘1，在标准硬盘结构内，连接SATARAID 控制器2组成RAID系统，符合标准SATA接口与主机相连，实现高性能的单盘 结构固态RAID系统。
SATA接口的固态硬盘1的结构为NandFlash阵列3与Flash控制器4连 接，Flash控制器4连接MPU (微处理器)5， MPU 5连接SATA接口协议6， SATA接口协议6连接SATA接口 7。
Flash控制器4实现硬件ECC (错误检查和纠正)校验和Flash坏块管理， 保证数据存储持久。微处理器5通过Flash控制器实现对FLASH阵列的读写操 作，实现数据的存储与读取功能。FLASH阵列管理的方式，可以大幅实现容量 和速度的扩展，最大可达到512GB的容量和300MB/S的存储速度。硬盘采用IP 实现SATA2.0标准总线协议，可实现3.0Gbps的传输速度。
SATA RAID控制器具备多个SATA接口，可连接多个SATA接口的固态硬 盘。SATA RAID控制器采用SATA控制芯片，支持SATA II接口协议硬盘的挂载，每个端口的数据传输速度可达300MB/s。 RAID控制器支持的RAID级别为 RAIDO、 RAID1等模式，能够较好的保护存储卡内数据的安全，并且可以自动 恢复数据，使用方便，大大简化了操作员的管理。 本发明具有如下优点
1:选用SATA接口固态硬盘，在继承机械硬盘的通用性的同时，提供机械 硬盘所不具有的优异的物理特性和环境特性，并将硬盘的存储领域扩展到民用、
工业、军事、航天等领域。
2:采用NAND型FLASH作为存储介质，具有掉电数据不丢失、使用寿命
长等特点。
3:采用RAID技术，在标准3.5寸硬盘结构内提供RAID功能，极大的扩
展了存储速度和可靠性，同时能够较好的保护存储卡内数据的安全。
4:固态硬盘的优点以及上述的结构特征使得基于固态存储的单盘RAID系
统具有高可靠性、高性能、低功耗、使用环境广泛等特征。
图l:基于SATA接口固态硬盘的单盘RAID系统结构框图
图2: SATA接口固态硬盘结构框图
图3: RunCoreSATARAID控制器结构框图
具体实施方式
本发明实施例包括SATA接口固态硬盘，SATARAID控制器，SATA接口 协议，MPU， FLASH控制器和FLASH阵列。
SATA接口固态硬盘型号为RDS SATA-128G。 SATA接口协议和Flash控制 器在同一片微处理器内部实现。通过在微处理器MPU实现系统管理。SATA接 口协议部分采用AHB总线与微处理器MPU直接连接，并且集成DMA控制器，提高数据传输效能。采用SATA接U实现与主机的联接和数据的传输，即数据 的串并转化。处理器部分实现SATA命令解析、数据流的分流和Flash文件系统， 实现。Flash控制器实现数据的读取和存储。Nand Flash阵列作为数据的最终存 储体。整个系统的功能完全模拟机械硬盘。
RunCore SATA RAID控制器有两个SATA从接口 ，兼容SATA1.0和SATA2.0 标准，可实现3.0Gb/s的传输速度，结构简单、支持热插拔的优点。支持RAIDO、 RAID1两种模式，能够提供更为安全且弹性化的存储方式。同样的标准3.5寸 硬盘结构，能够提供更高的性能。内部微处理器部分实现SATA的命令、数据 的分流以及阵列管理。
实施案例
小型数据库的高速IOPS存储
众所周知，小型数据库与普通服务器应用不同，系统访问频繁，对IOPS要 求很高，特别是小数据量的随机访问方面尤为重要。基于固态硬盘的高速甲-盘 RAID系统物理特性优越，相比较于现行机械硬盘，在同样的标准结构内可以获 得高速的读写性能以及更好的数据安全性，完全可以满足类似使用环境对性能 的需求。
权利要求1、单盘结构的固态RAID系统，包括SATA接口固态硬盘(1)与SATARAID控制器(2)等，其特征在于由NAND FLASH阵列、FLASH控制器4和SATA接口协议(6)组成的SATA接口固态硬盘(1)，在标准硬盘结构内，连接SATA RAID控制器(2)组成RAID系统。
2、 根据权利要求1所述的单盘结构的固态RAID系统，其特征在于SATA 接口的固态硬盘(l)的结构为NandFlash阵列(3)与Flash控制器(4)连接，Flash 控制器(4)连接MPU (微处理器)(5)， MPU5连接SATA接口协议(6)， SATA接 口协议(6)连接SATA接口(7)。
3、 根据权利要求1所述的单盘结构的固态RAID系统，其特征在于SATA RAID控制器具备多个SATA接口 。
专利摘要本实用新型提供了一种基于SATA接口的标准3.5寸硬盘结构固态RAID系统，采用由NAND FLASH阵列、FLASH控制器4和SATA接口协议6组成的SATA接口固态硬盘1，在标准硬盘结构内，连接SATA RAID控制器2组成RAID系统，符合标准的SATA接口与主机相连，实现高性能的单盘结构固态RAID系统。提高整个硬盘的读写性能与可靠性，满足于电信领域、数据库、网络服务器、图像交互处理等需要大量IO处理的应用领域。
文档编号G11C7/10GK201237907SQ200820054048
公开日2009年5月13日 申请日期2008年8月11日 优先权日2008年8月11日
发明者佳 吴, 欣 徐, 凯 步 申请人:湖南源科创新科技股份有限公司