热辅助磁记录叠瓦式磁记录型存储设备的分区内磨损平衡的制作方法
【专利摘要】描述了一种热辅助磁记录?叠瓦式磁记录(HAMR?SMR)型存储设备，其包括控制模块和被划分为分区的一个或多个磁记录层。该控制模块被配置以开始于该分区的初始逻辑地址写入初始数据。该分区的初始逻辑地址对应于该分区的初始物理地址。响应于从关联于该HAMR?SMR型存储设备的主机接收到复位该分区并且写入后续数据的命令，该控制模块将该分区的初始逻辑地址复位为该分区的后续物理地址；并且在复位初始逻辑地址之后，开始于该分区的初始逻辑地址写入后续数据。
【专利说明】
热辅助磁记录叠瓦式磁记录型存储设备的分区内磨损平衡
技术领域
[0001 ] 本公开一般涉及热辅助磁记录-叠瓦式磁记录(HAMR-SMR)型存储设备。
【背景技术】
[0002]热辅助磁记录(HAMR)，有时也称热辅助记录(TAR)，为由某些磁记录存储设备用于在硬盘的磁记录层执行写操作所使用的技术。HAMR可通过使独立的数据位能被封装为磁记录层的更小的局部化区域，来增加存储设备的总体存储容量。例如，为利用HAMR执行写操作，存储设备使用来自辐射源的热量，诸如激光，以暂时“点加热”或以其他方式在磁记录层的非常小的局部化区域增加温度。通过加热位于、接近或高于磁记录层的局部化区域的相应居里温度的局部化区域，局部化区域的矫顽力降低以使得能发生写操作。
[0003]某些HAMR型存储设备还执行叠瓦式磁记录(SMR)技术并且被称为热辅助磁记录-叠瓦式磁记录(HAMR-SMR)型存储设备。SMR涉及将硬盘的平行轨道分组为多个带或分区。某些分区为“正常”并且允许贯穿该分区的随机读和写，而其他分区为“顺序”，其仅能顺序写入。对于顺序分区，SMR型存储设备保持写指针，其对应于分区中用于下一顺序写入的位置。为了推翻(override)在顺序写入分区存储的数据，SMR型存储设备可执行整个分区的“复位”。在复位时，SRM型存储设备调整与顺序写入分区关联的写指针，使得用于下一顺序写入的写指针和分区中的位置对应于该分区的初始位置。
[0004]因为利用HAMR的每个写操作需要加热硬盘的磁记录层，所以与顺序写入分区的初始区域对应的HAMR-SMR型存储设备的硬盘的区域可经受不成比例的加热量。即，每当HAMR-SMR型存储设备的顺序写入分区被复位时，对应于该分区的初始区域的硬盘的相同局部化区域将在每次复位后被写入。因此，与顺序写入分区的初始区域对应的HAMR-SMR型存储设备的硬盘的区域可更频繁地暴露于来自HAMR的热量并可磨损更快。
【发明内容】
[0005]在某些示例中，本公开描述了一种方法，包括:通过热辅助磁记录-叠瓦式磁记录(HAMR-SMR)型存储设备的控制模块写入初始数据，其中从该HAMR-SMR型存储设备的记录层的分区的初始逻辑地址开始写入该初始数据，其中该初始逻辑地址对应于该分区的初始物理地址。该方法进一步包括，响应于从关联于该HAMR-SMR型存储设备的主机接收到复位该分区并且写入后续数据的命令:通过该控制模块将该分区的初始逻辑地址复位为该分区的后续物理地址;并且在复位初始逻辑地址之后，通过该控制模块开始于该分区的初始逻辑地址写入后续数据。。
[0006]在某些示例，本公开描述了一种热辅助磁记录-叠瓦式磁记录(HAMR-SMR)型存储设备，包括:划分为一个或多个分区的多个磁记录层;臂组件，其包括头，被配置以利用HAMR技术在一个或多个分区的每一个读写数据；以及控制模块。该控制模块包括至少一个处理器，被配置以:从主机接收初始数据;开始于一个或多个分区的特定分区的初始逻辑地址写入初始数据，其中该初始逻辑地址对应于该特定分区的初始物理地址。该控制模块被进一步配置为响应于从该主机接收的复位该分区并且写入后续数据的命令:将该特定分区的初始逻辑地址复位为该特定分区的后续物理地址；并且在复位该初始逻辑地址之后，开始于该特定分区的初始逻辑地址写入后续数据。
[0007]在某些示例，本公开描述了一种系统，包括:用于开始于热辅助磁记录-叠瓦式磁记录(HAMR-SMR)型存储设备的磁记录层的分区的初始逻辑地址写入初始数据的装置，其中该初始逻辑块地址对应于该分区的初始物理地址;和用于从关联于该HAMR-SMR型存储设备的主机接收复位该分区并写入后续数据的命令的装置。该系统进一步包括响应于接收该命令执行以下动作的装置:将该分区的初始逻辑块地址复位为该分区的后续物理地址；以及在复位初始逻辑地址之后、开始于该分区的初始逻辑块地址写入后续数据。
[0008]一个或多个示例的细节在附图和如下描述中提出。其他特征、目标和优点将从该描述和附图以及权利要求显而易见。
【附图说明】
[0009]图1为包括主机和示例热辅助磁记录-叠瓦式磁记录(HAMR-SMR)型存储设备的系统的概念图。
[0010]图2为说明示例HAMR-SMR型存储设备的示例控制模块的细节的框图。
[0011]图3A和3B为说明在分区的复位操作之前和之后的、典型HAMR-SMR型存储设备的分区的概念图。
[0012]图4A和4B为说明根据本公开的技术在区域复位操作之前和之后的、示例HAMR-SMR型存储设备的分区的概念图。
[0013]图5为说明示例HAMR-SMR型存储设备的示例操作的流程图。
【具体实施方式】
[0014]本公开描述了用于通过降低与顺序写入区域的初始位置对应的硬盘的区域被暴露于来自HAMR的热量的频率、来降低对热辅助磁记录叠瓦式磁记录(HAMR-SMR)型存储设备的硬盘的区域的损害的技术。HAMR-SMR型存储设备可将硬盘柱面的每个相应的盘(platter)或“磁记录层”细分为与一组顺序逻辑块地址(LBA)关联的“带”或“分区”(简称“分区”)。每个分区可对应于位于单个盘的一个物理区域中的多个平行轨道，并且特定分区的每个逻辑地址可具有与关联于该特定分区的盘的区域的小型局部化区域对应的唯一物理地址。尽管某些分区可为贯穿分区允许随机读写的“正常”分区，但是某些所谓“顺序写入分区”仅能被顺序写入。HAMR-SMR型存储设备维持与对应于下一顺序写入分区中的位置的每个顺序写入分区关联的写指针。为简单起见，本公开全文所使用的术语“分区”或“带”指代“顺序写入分区”。
[0015]主机可发布一个或多个写命令，其使HAMR-SMR型存储设备顺序记录(S卩，写入)开始于与特定分区关联的初始逻辑地址的信息(即，数据)。每次HAMR-SMR型存储设备写数据至分区的逻辑地址时，HAMR-SMR型存储设备点加热与数据证被写入的逻辑和物理地址对应的盘的小型局部化区域。存储设备将小型局部化区域加热至处于、接近或高于局部化区域的相应居里温度的温度，以使局部化区域的矫顽力降低至足以使得发生写操作。
[0016]最终，主机可命令HAMR-SMR型存储设备“复位”分区的写指针，或换言之，配置分区以使后续写入将覆盖先前记录于该分区的数据。在复位时，HAMR-SMR型存储设备调整分区的写指针以指向分区的初始逻辑地址。然而，不是使得写指针也指向分区的相同初始物理地址，存储设备将分区内的新物理地址分配为分区的新初始物理地址。例如，新的物理地址可对应于写指针在复位之前指向的物理地址。以这种方式，在复位分区之后，不是通过点加热盘的相同的局部化区域开始写入分区的初始位置，存储设备将分区的初始物理位置重新分配为分区的不同的物理位置，并且点加热盘中与其先前被加热的局部化区域不同的局部化区域。
[0017]图1为包括主机和示例热辅助磁记录(HAMR)型存储设备的系统的概念图示。系统I包括直接与磁存储设备20 (简称“存储设备20” )通信的主机1。
[0018]主机10表示一个或多个处理器、计算设备或计算系统，其被配置以从磁记录设备读取数据并向磁记录设备写入数据，诸如存储设备20。主机10可经由链路8发送命令，该命令促使存储设备20记录或检索数据。例如，主机10可发布一个或多个读命令，促使存储设备20返回在与存储设备20关联的特定逻辑地址处记录的数据。相反地，主机10可发布一个或多个写命令，其使存储设备20在与存储设备20关联的特定逻辑地址处记录由主机10指定的数据。
[0019]存储设备20表示主机驱动的HAMR-SMR型存储设备并表示任何磁记录设备，其被配置以结合叠瓦式磁记录(SMR)技术执行HAMR型记录技术。存储设备20包括控制模块30、臂组件38和盘60。存储设备20可包括比其所示出组件更多或更少的组件。例如，存储设备20典型地包括一个或多个驱动马达和其他组件，存储设备20依靠它们来旋转盘60并执行关联于磁记录技术的其他操作。
[0020]存储设备20包括盘60，其表示单个盘表面。尽管图1中示出具有单个盘表面的仅单个盘60，但是存储设备20可包括堆叠排列的多个盘60，其可形成类似圆柱的形状并且每个盘60可具有多个盘表面，用于存储数据。盘60表示存储设备20的个别记录层，其被细分为个别径向间隔的轨道65。
[0021]尽管描绘为可磁化材料的连续轨道，但是在某些示例，轨道65可包括由作为盘60的记录层的多个离散的数据岛组成的位图案化媒体(BPM)。为管理盘空间，并且根据SMR技术，存储设备20可将两个或多个轨道65逻辑上一起分组为逻辑块地址(LBA)的带或分区70。术语“带”和“分区”在本公开全文可互换使用，以指代分组在一起的两个或多个轨道的分组，以表示其每个具有对应LBA的多个数据块。
[0022]每个分区70为“顺序分区”。即，因为存储设备20基于SMR，所以存储设备20包括“正常”分区并且允许贯穿那些正常分区的随机读写，并且还包括仅能顺序写入的“顺序分区”。每个分区70为顺序分区。
[0023]由于每个分区70为顺序分区，所以对于每个分区70，存储设备20保持写指针，其对应于该分区中的用于下一顺序写入的逻辑和物理位置。为覆盖任何分区70处存储的数据，存储设备可执行整个分区的“复位”。在复位中，存储设备20调整与该分区关联的写指针，以使用于下一顺序写入的写指针和分区中的逻辑位置对应于该分区的初始逻辑位置。不同于其他HAMR-SMR型存储设备，如以下更详细地描述，存储设备20 “带内磨损平衡”技术。即，存储设备20避免(refrain)每次在该分区的复位中将分区70之一的写指针复位至该分区的相同初始物理地址，并且代替，分配写指针至该分区的不同物理地址，其在与最后写入的盘60的区域不同的盘60的局部化区域。
[0024]硬盘存储设备20的臂组件38包括致动器、致动器臂、和存储设备20的头，控制模块30使用它们以当读写数据时改变和解释由盘60(例如，存储设备20的物理磁记录层)存储的数据。臂组件38可包括一个或多个致动器臂并且附接于每个致动器臂，可包括携带头载体(例如，空气承载滑块)的对应头悬挂组件。附接于一个或多个致动器臂，臂组件38可进一步包括臂电子器件(AE)模块，其响应于来自控制模块30的命令控制致动器臂。
[0025]臂组件38的头悬挂组件可允许头载体保持非常接近于盘60的表面并且可进一步使头载体能随着盘60旋转而“倾斜(pitch)”和“滚动(roll)”。头载体具有HAMR头，其包括磁阻“读取头”、感应“写入头”、近场换能器(NFT)和光波导。头载体或悬挂臂可支撑配置为HAMR光源的半导体激光二极管。随着盘60旋转，臂组件38的致动器的移动可使HAMR头能访问不同的个别轨道65。
[0026]无论是向盘60写数据、还是从盘60读数据，臂组件38都可经由链路9从控制模块30接收命令和控制信号，并可经由链路9输出已检索的数据。为执行由控制模块30指定的操作，臂组件38使盘60旋转，并且使臂组件38的元件记录或检索存储于盘60的数据。
[0027]例如，当执行写操作时，臂组件38可经由链路9从控制模块30接收要记录的信息(即，数据)的指示、以及指定数据要写入的盘60的物理位置。臂组件38的写入头可磁化盘60的物理记录层，并且臂组件38的激光二极管可加热磁化区，以改变该区的磁化并在指定物理位置记录指定数据。
[0028]相反地，当从盘60读取数据时，臂组件38可经由链路9从控制模块30接收要从中检索数据的盘60的物理位置的指示。臂组件38的读取头可感测与盘60的物理记录层关联的磁场，以使控制模块30能将指定物理位置处的数据解释为(例如，逻辑O或I)的位。
[0029]控制模块30能包括任何合适的硬件、软件、固件或其组合的安排，其被配置以控制臂组件38在主机10的请求时、执行盘60中存储的数据的读和写操作。例如，控制模块30可包括任何一个或多个微处理器、数字信号处理器(DSP)、特定用途集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或其他任何等效的集成或离散逻辑电路、以及这些元件的任何组合。当控制模块30包括软件或固件时，控制模块30进一步包括任何必要的硬件，用于存储和执行软件或固件，诸如一个或多个处理器或处理单元。一般，处理单元可包括一个或多个微处理器、DSP、ASIC、FPGA、或任何其他等效的集成或离散逻辑电路、以及这些元件的任何组合。尽管图1未示出，但是控制模块30可包括存储器，配置以存储数据。存储器可包括任何易失性或非易失性媒体，诸如随机存取存储器(RAM)、只读存储器(R0M)、非易失性RAM(NVRAM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)、闪存等。在某些示例，存储器可在控制模块30和/或存储设备20外部，例如，可在其中容纳控制模块30和/或存储设备20的封装的外部。
[0030]控制模块30可经由链路8与主机10通信。例如控制模块30可从主机10接收各个命令以对存储于盘60的数据执行读和/或写操作。控制模块30可经由链路8并且从主机10接收写入数据的请求、以及数据和数据要写入的盘60的逻辑地址的指示。响应于写请求，控制模块30可控制臂组件38在对应于该请求所指定的逻辑地址的物理地址处记录接收自主机10的数据。相反地，控制模块30可经由链路8并从主机10接收读取数据的请求、以及要从其读取数据的盘60的逻辑位置的指示。响应于读请求，控制模块30可控制臂组件38以便检索存储于由该请求指定的逻辑位置所指定的物理位置处的数据，并传送到主机10。
[0031]控制模块30可保持定义存储设备20如何将盘60的每个轨道65分组为LBA带或分区70的存储器或逻辑(例如，表格，等)，并且进一步，可保持定义每个分区中的多种位置的逻辑或存储器。换言之，控制模块30可存储信息或保持逻辑，其使控制模块30能将与主机10通信时使用的逻辑地址翻译为控制模块30在与臂组件38通信时使用的分区70之一的特定物理地址。
[0032]控制模块30可定义每个分区70具有由初始物理和逻辑地址定义的下界、以及由最大物理和逻辑地址定义的上界。控制模块30可保持存储器指针(例如，写指针)或其他逻辑，其指示每个分区70中的哪个物理和/或逻辑位置为能写入的下一可用物理和/或逻辑位置。在某些示例，控制模块30可保持存储器指针或逻辑，其指示每个分区70中的哪一物理和/或逻辑位置为写入的最后的物理和/或逻辑位置。控制模块30可保持其他类型的数据和存储器指针，用于保持由盘60所存储的数据。
[0033]控制模块30可保证对每个分区70的所有写入在每个分区中顺序发生。例如，因为存储设备20为HAMR-SMR存储设备，所以当主机10命令控制模块30写数据至(顺序)分区70之一时，控制模块30可配置盘60以写入首先开始于分区的初始逻辑地址的数据，并且以将任何后续数据写入分区的顺序逻辑地址来继续。对于在分区的后续写操作，控制模块30可写入需要开始于顺序紧跟在最近被写入的物理位置之后的、下一可用物理位置而写入的任何数据。
[0034]根据本文描述的技术和电路，控制模块30可与主机10和臂组件38交互，以便配置存储设备20执行所谓“带内磨损平衡”技术。即，在分区复位之后，控制模块30使存储设备20将新的物理地址(即，盘60的新的局部化区域)分配为特定分区70的初始逻辑地址，以使开始于该特定分区70的初始逻辑地址的后续HAMR操作从该分区的新的物理地址开始发生，而不是只要特定分区70的初始逻辑地址被写入就点加热盘60的相同局部化区域。
[0035]例如，主机10可通过链路8发布写命令至控制模块30，以使存储设备20记录开始于与分区70的分区“A”关联的初始逻辑地址(例如，“0x000”)的某些数据。控制模块30可依靠关联于分区“A”的写指针，以确定分区“A”的逻辑地址“0x000”对应于分区“A”的物理地址“0x000”，并且命令臂组件38利用HAMR技术记录开始于分区“A”的物理地址“0x000”的、主机10指定的数据。控制模块30可递增分区“A”的写指针，以使后续写操作被顺序执行于分区“A”的下一可用位置。
[0036]主机10可发布一个或多个后续写命令以使控制模块30在分区“A”的逻辑地址0x001至0x011记录附加的数据。换言之，在接收自主机10的一个或多个写命令的序列中，控制模块30使存储设备10在分区“A”的每个逻辑地址0x000至0x011记录数据，其意味着数据已被写入到分区“A”的每个物理地址0x000至0x011。在该写操作的序列之后，关联于分区“A”的写指针可对应于逻辑地址和物理地址0χ100(例如，在地址0x011之后的下一可用地址)。
[0037]每次数据被写入逻辑地址时，存储设备20点加热与正写入的物理地址对应的盘60的小型局部化区域。在该示例中，在写入到分区“A”的每个逻辑地址0x000至0x011之后，存储设备20将已经将关联于分区“A”的物理地址0x000至0x0011的每个小型局部化区域加热至处于‘接近或高于其相应居里温度的温度，以使每个局部化区域的矫顽力充分降低以使能发生写操作。
[0038]主机10可发布复位和后续写命令，以配置存储设备20复位分区“A”，并且使新的数据能被写入到分区“A”的开始，并且覆盖先前写入分区“A”的数据。响应于从主机10接收的复位分区“A”和写入后续数据的命令，控制模块30可执行至少两个操作。
[0039]第一，控制模块30可将分区“A”的初始逻辑块地址复位为该分区的后续物理地址。换言之，不同于某些其他类型的存储设备，控制模块30可使存储设备20避免重用分区中与其对应初始逻辑位置相同的物理地址。取代的是，控制模块30可分配分区的初始逻辑地址至不同的最近未写入的后续物理地址。在该示例中，控制模块30可利用分区“A”的物理地址0x100分配分区“A”的逻辑地址0x000。例如，控制模块30可调整分区A的写指针以使写指针对应于分区“A”的逻辑地址0x000以及分区“A”的物理地址0x100。第二，通过使臂组件38记录开始于分区“A”的物理地址0x100的后续数据，控制模块30可写入开始于分区“A”的初始逻辑块地址0x000的、接收自主机10的后续数据。
[0040]以这种方式，控制模块30配置存储设备20以执行所谓“带内磨损平衡”技术。即，存储设备20的控制模块30将分配新的物理地址至顺序分区“A”的初始逻辑地址，而不是点加热当分区“A”最后写入时、先前被写入的盘60的相同的局部化区域。这使得存储设备20能在复位分区70之一之后执行写操作，该写操作顺序开始于该分区的相同初始逻辑地址、和该分区的不同的物理地址、和盘60的不同局部化区域。
[0041]通过“带内磨损平衡”技术，通过改变分区的哪个物理地址对应于复位之后的该特定分区的初始逻辑地址，存储设备20看起来在盘60的更多的区域之间分散了关联于HAMR的点加热。每次在复位后分区的初始逻辑地址处执行HAMR时，存储设备20从该分区的不同局部化区域开始记录并点加热。
[0042]因此，如果相同的逻辑地址随着时间重复地被写入，则存储器20可受益于归因于HAMR-SMR的总体存储密度的增加，而不受到过量热暴露的损坏。存储设备20可通过不干涉主机10操作的方式，自动执行本文描述的技术。换言之，这些技术可对主机10“透明”以使主机10可受益于这些“带内磨损平衡”技术而不是必须改变其操作。主机10能继续重复地写入到分区的相同的初始逻辑地址并复位分区，而存储设备20将自动执行描述的技术，以防止这些重复复位和后续写入损坏和缩短盘60的期望寿命。
[0043]图2为说明存储设备20的控制模块30的细节的框图。控制模块30在下文针对图1的存储设备20和系统I描述。
[0044]控制模块30包括主机接口模块32、磨损平衡模块34和盘读/写(DRW)模块36。控制模块30进一步包括地址查找数据存储42。模块32、34和36可执行利用驻留于和/或执行于控制模块30的软件、硬件、固件、或硬件、软件和固件的组合所描述的操作。控制模块30可利用一个或多个处理器执行模块32、34和36。控制模块30可作为在关联于存储设备20的基础硬件上运行的虚拟机执行模块32、34和36。
[0045]地址查找数据存储42表示用于控制模块30用以关联存储设备20的逻辑地址与存储设备20的实际物理地址所使用的信息的任何合适的存储介质。例如，数据存储42可以表格或图的格式组织信息。数据存储42可接收逻辑地址的指示作为输入，并且作为响应，输出对应物理地址。相反地，数据存储42可接收物理地址的指示作为输入，并且作为响应，输出对应逻辑地址。数据存储42可存储与存储设备20所存储的数据的管理和组织相关的其他信息。例如，数据存储42可保留存储设备20的LBA带或分区中的初始物理和/或初始逻辑位置的一个或多个存储器指针。
[0046]数据存储42可保留存储设备20的LBA带或分区中的最大物理和/或最大逻辑位置的一个或多个存储器指针。数据存储42可保留存储设备20的LBA带或分区中的下一可用物理和/或下一可用逻辑位置的一个或多个存储器指针(例如，写指针)。数据存储42可保留存储设备20的LBA带或分区中最近写入到物理和/或逻辑位置的一个或多个存储器指针。数据存储42可保留存储设备20用以执行HAMR和SMR技术所使用的一个或多个其他类型的存储器指针。
[0047]DRW模块36与臂组件38通信以在盘60的物理位置记录或从盘60的物理位置检索数据。DRW模块36作为主机接口模块32通过其与臂组件38和盘60交互的接口。DRW模块36可接收关联于盘60的物理位置或物理位置的范围作为输入。在写命令接收自主机接口模块32的情况下，DRW模块36可接收要在关联于盘60的物理位置或物理位置范围记录的数据的指示。在读命令接收自主机接口模块32的情况下，DRW模块36可输出从关联于盘60的物理位置或物理位置范围检索的数据的指示。
[0048]主机接口模块32被配置以解释和响应来自主机1的命令和请求。主机接口模块3 2可从主机10接收写命令，并将写命令解释为具有要在存储设备20的特定逻辑地址或逻辑地址组处写入的数据的指示。主机接口模块32可调用磨损平衡模块34以确定对应于接收自主机10的逻辑地址的物理地址，并然后调用DRW模块36以将接收自主机10的数据记录在由磨损平衡模块34返回的物理地址处。
[0049]主机接口模块32可从主机10接收读命令，并将读命令解释为具有存储设备20的特定逻辑地址或逻辑地址组的指示。主机接口模块32可调用磨损平衡模块34以确定对应于接收自主机10的逻辑地址的物理地址，并然后调用DRW模块36以检索存储于由磨损平衡模块34返回的物理地址处的数据，以便输出数据至主机10。
[0050]磨损平衡模块34保持代表控制模块30和主机接口模块32存储于数据存储42的信息。控制模块30依靠磨损平衡模块34来将接收自主机10的逻辑地址转换为DRW模块36可识别的物理地址，反之亦然。例如，磨损平衡模块34可执行提供自主机接口模块32的逻辑地址的查找，以标识关联于盘60的物理位置和/或分区。
[0051 ]磨损平衡模块34可保持存储于数据存储42的一个或多个存储器指针，其指向存储设备20的每个LBA带或分区70的相应的最小和最大物理和/或逻辑位置。换言之，磨损平衡模块34可使用存储器指针以存储每个分区70的逻辑和物理界限和范围。如下文进一步详细描述，不同于其他存储设备，存储设备20的每个LBA带或分区70的最小物理位置并非必须对应于该分区的初始逻辑位置。
[0052]磨损平衡模块34可保持存储于数据存储42处的一个或多个存储器指针，其指向存储设备20的LBA带或分区中的下一可用物理和/或下一可用逻辑位置。换言之，控制模块30还依靠磨损平衡模块34保持关联于每个分区70的相应写指针的信息。磨损平衡模块34可依靠存储器指针保持数据可被记录的盘60的每个分区70中的下一可用逻辑和/或物理位置的逻辑和物理位置。
[0053]在某些示例，磨损平衡模块34可保持存储于数据存储42处的一个或多个存储器指针，其指向存储设备20的LBA带或分区中的最近写入物理和/或逻辑位置。换言之，磨损平衡模块34可依靠存储器指针来保持数据无法记录的盘60的每个分区70中的最后不可用逻辑和/或物理位置的逻辑和物理位置。
[0054]磨损平衡模块34可保持存储于数据存储42处的一个或多个存储器指针，其指向存储设备20的每个LBA带或分区70的各自的初始物理位置。换言之，磨损平衡模块34可在数据存储42处存储在每个分区70的初始逻辑位置处存储的数据所被存储的盘60中的精确物理位置的指示。
[0055]不同于其他HAMR-SMR型存储设备，存储设备20的每个LBA带或分区70的初始物理位置并非必须对应于该分区的最小物理位置。为了防止在分区的相同物理位置过于频繁地发生分区70的重复复位、和开始于分区的初始逻辑地址的结果的后续HAMR操作，磨损平衡模块34可修改并调整存储于数据存储42处的信息，使得分区70的初始逻辑位置不总是对应于盘60的相同物理地址。
[0056]例如，磨损平衡模块34可响应于来自主机10的请求从主机接口模块32接收复位命令，以复位预期执行开始于该分区的初始逻辑位置的后续写操作的分区70之一。响应于复位命令，磨损平衡模块34可基于下一可用物理位置指针和/或最近写入物理位置指针，来确定该分区的新物理位置，以关联于该分区的初始逻辑位置。磨损平衡模块34可使用该新的初始物理位置指针，以随后将接收自主机10的逻辑地址翻译为存储和检索数据的物理地址。
[0057]以这种方式，在该分区已被“复位”之后发生的后续写操作仍发生于指定分区内，但其并非必须发生在该分区中的、其可能按照别的方式在复位之前已发生的相同物理位置处。
[0058]图3A和3B为说明在分区的复位操作之前和之后的、典型HAMR-SMR型存储设备的分区的概念图。与图3A和3B相反，图4A和4B为说明根据本公开的技术在分区的类似复位操作之前和之后的、存储设备20的分区的概念图。图3A、3B、4A和4B在下文描述于图2的控制模块30和图1的系统I的上下文中。
[0059]图3A和3B共同示出了在分区复位之前和之后的典型HAMR-SMR型存储设备的分区。某些存储设备(诸如HAMR-SMR驱动器)需要执行于给定分区的所有写操作顺序发生。即，当数据写入分区时，在分区的开始或初始物理地址处写入数据的初始部分，而数据的中间部分顺序填充在分区的初始物理地址之后的物理位置。该分区能以这种方式继续以被顺序写入数据，直到该分区的最后或最大位置被写入。
[0060]例如，图3A示出了典型硬盘的分区80A。分区80A包括数据元素82A和84A。图3A说明了在初始时间点，在分区80A的初始逻辑和物理地址(I，1)处写入数据元素82A。在写入初始逻辑和物理地址(I，1)之后，在后续逻辑和物理地址(2，2)处写入数据元素84A。
[0061]最终，分区可被复位以覆盖旧的数据和/或为要写入该分区的新的数据腾出空间。在复位之后，先前写入分区的任何数据将不再可被访问，而新的数据可写入该分区。在复位之后，新的数据的初始部分开始于分区的开始或初始物理地址而顺序写入，并且新的数据的中间部分顺序填充位于该分区的初始物理地址之后的物理位置。
[0062]例如，图3B示出了分区80B，其对应于在已执行复位操作之后的分区80A。在某些时间点，在数据元素84A写入分区8A之后，主机，诸如主机10，可促使分区80A的复位。图3B示出了在分区80A的复位之后，数据元素82B写入分区80B的初始逻辑和物理地址(1，1)，并且覆盖先前写入分区80A的初始逻辑和物理地址(I，1)的数据(S卩，数据元素82A)，此外，在复位之后，并且在写入分区80B的初始逻辑和物理地址(I，I)之后，数据元素84B写入后续逻辑和物理地址(2，2)。
[0063]因此，图3A和3B示出了在某些典型HAMR-SMR型存储设备中、分区的初始物理位置如何可被不均衡地写入多于该分区的其他物理位置，因为在该分区复位之后执行的后续写操作总是开始于相同的初始物理地址。结果，典型HAMR-SMR型存储设备的每个分区的初始物理位置可由于过度暴露于随HAMR产生的热量、而磨损或永久损坏。
[0064]图4A和4B示出了分区70A和70B，其分别说明了复位之前和之后的图1的分区70的单一分区。图4A和4B示出了，与典型HAMR-SMR型存储设备相反，存储设备20可在该分区对应复位操作之后重新映射每个分区70的各个初始逻辑地址，作为使得由于在每个复位之后后续HAMR操作被执行于分区的初始逻辑位置、而可能在分区的初始物理位置处产生的损坏最小化的方式。
[0065]例如，图4A示出了盘60的分区70A。分区70A包括数据元素86A和88A。图4A说明了在初始时间点，数据元素86A被写入分区70A的初始逻辑和物理地址(I，I)，并且在写入初始逻辑和物理地址(I，I)之后，数据元素88A被写入后续逻辑和物理地址(2，2)。
[0066]最终，主机10可通过提供复位命令至控制模块30的主机接口模块32而命令存储设备20复位分区70A。主机接口模块32可与磨损平衡模块34共享复位命令的指示，以使磨损平衡模块34能更新数据存储42处所存储的信息以符合复位命令。为了均匀磨损分区70A，控制模块30的磨损平衡模块34可改变存储于数据存储42处的信息，以将分区70A的初始逻辑地址重新映射至分区70A的下一可用位置。在某些示例，磨损平衡模块34可改变或调整分区70A的写指针，以指向分区70A的初始逻辑位置以及最近可用于写入的分区70A的物理位置。换言之，在复位后，磨损平衡模块34可促使分区70B的初始逻辑地址对应于物理位置3，其为先前未写入的下一可用物理地址，而不是继续使用分区70A的物理位置I作为分区70A的初始逻辑位置。
[0067]例如，图4B示出分区70B，其对应于在存储设备20已执行复位操作之后的图4A的分区70A。图4B示出了在分区70A的复位后，主机10可命令存储设备20在分区70B的初始逻辑地址处写入数据元素86B。响应于写入数据元素86B的命令，存储设备20使用HAMR技术在分区70B的初始逻辑和物理地址(I，3)处写入数据元素86B。以这种方式，存储设备20可避免在分区70B的物理地址I处执行附加的HAMR操作，并且取代，可在分区70B的先前未写入的新的物理地址(例如，物理地址3)处执行HAMR操作。图4B进一步示出了响应于后续写命令，附加的数据元素88B被写入后续逻辑和物理地址(2，4)。
[0068]在某些示例，当复位分区70之一时，存储设备20可在接收复位命令之前，将分区的初始逻辑地址分配至分区的下一可用物理地址。换言之，紧靠在从主机10接收复位命令之前，磨损平衡模块34可确定分区70A的物理地址3为其中能写入附加数据的分区70A的下一可用物理地址。响应于接收到复位命令，磨损平衡模块34可将分区70B的初始逻辑地址从物理地址I重新映射到物理地址3，作为在分区70B中促进磨损平衡的方式。
[0069]在某些示例，物理地址空间，在其上初始数据被写入至开始于初始物理地址的该分区的第一区域并且后续数据被写入开始于后续物理地址的该分区的第二区域，其中第一和第二区域为该分区的非重叠区域。换言之，如图4B所示，在复位初始逻辑地址之后，数据元素86B和88B被写入分区70B的区域，该区域邻接于而不重叠于数据元素86A和86B被写入的分区70B的物理区。
[0070]图5为说明示例HAMR-SMR型存储设备的示例操作的流程图。图5的操作可由控制模块执行，诸如存储设备20的控制模块30，并且在下文描述于图1的系统1、图2的控制模块30、以及图4A和4B的分区70A和70B的上下文中。
[0071]控制模块可在热辅助磁记录类型存储设备(100)的硬盘的记录层的分区的初始逻辑地址处写入初始数据。例如，控制模块30可接收来自主机1的指令以在关联于盘60的分区70A的初始逻辑地址处记录某些初始数据。磨损平衡模块34可将初始逻辑地址翻译为关联于分区70A的物理逻辑地址，并且促使臂组件38将初始数据写入分区70A。臂组件38可促使分区70A在(逻辑地址，物理地址)地址(I，I)和(2，2)处分别记录数据元素86A和88A。
[0072]控制模块可从关联于HAMR-SMR型存储设备的主机接收命令以复位该分区并写入后续数据(110)。例如，主机10可发布附加的指令或命令至存储设备20。附加的指令可包括复位命令，以配置存储设备20来“复位”或以其它方式删除存储于分区70A的初始数据。附加的指令可进一步包括写命令，以促使存储设备20写入后续数据，其在分区70A的初始逻辑地址覆盖初始数据。
[0073]控制模块可将该分区的初始逻辑地址复位为该分区的后续物理地址，其不同于被先前分配(120)的初始逻辑地址的分区的初始物理地址。例如，磨损平衡模块34可响应于来自主机10的复位命令修改存储于数据存储42的信息，以促使分区70A的初始逻辑地址不再与物理地址I一致，而是促使初始逻辑地址与物理地址2(例如，在复位被接收之前、未被先前写入的下一可用物理地址)一致。
[0074]控制模块可写入开始于分区的初始逻辑地址的后续数据(130)。例如，磨损平衡模块34可促使臂组件38向分区70B写入以与物理地址3对应的新的初始逻辑位置开始的后续数据。臂组件38可促使分区70B在(逻辑地址，物理地址)地址(I，3)和(2，4)分别记录数据元素86B和88B。
[0075]在某些示例，存储设备20可仅在确定初始数据的大小满足还是不满足数据的阈值量之后，复位该分区的初始逻辑地址。换言之，给定分区(如本文所使用的)指代在任何给定时间能被“复位”或以其它方式删除的数据的最小量，则存储设备20可有时避免复位分区的初始逻辑地址，除非能在相当短的时间量内执行复位。例如，数据的阈值量可对应于能由存储设备在盘60的一次旋转期间写入的数据的量(例如，对于典型千兆字节或兆兆字节驱动，与一个或多个兆字节类似)。
[0076]换言之，响应于确定在接收复位命令之前写入分区的初始数据的大小不满足数据的阈值量(例如，小于在盘60的一次旋转期间能由存储设备写入的数据量)，存储设备20可复位分区的初始逻辑地址。相反地，响应于确定在接收复位命令之前写入分区的初始数据的大小满足数据的阈值量(例如，大于在盘60的一次旋转期间能由存储设备写入的数据量)，存储设备20可避免复位分区的初始逻辑地址。
[0077]在某些示例，响应于确定分区的下一可用物理地址小于用于复位该分区的阈值物理地址，通过至少将该分区的初始逻辑地址复位为该分区的后续物理地址，存储设备20可复位分区的初始逻辑地址。例如，存储设备20可确定在复位之后的分区的新的初始逻辑地址、以及新的初始逻辑地址是否“过高”或过于接近地址的逻辑块的结尾，存储设备20可避免复位该分区的初始逻辑地址，而是在当前对应物理地址保持初始逻辑地址。相反地，存储设备20可确定在复位之后的分区的新的初始逻辑地址没有“过高”或过于接近地址的逻辑块的结尾，并且存储设备20可继续将该分区的初始逻辑地址复位为新的可用物理地址。
[0078]条款1、一种方法包括:通过热辅助磁记录-叠瓦式磁记录(HAMR-SMR)型存储设备的控制模块写入初始数据，其中从该HAMR-SMR型存储设备的记录层的分区的初始逻辑地址开始写入该初始数据，其中该初始逻辑地址对应于该分区的初始物理地址;并且响应于从关联于该HAMR-SMR型存储设备的主机接收到复位该分区并且写入后续数据的命令:通过该控制模块将该分区的初始逻辑地址复位为该分区的后续物理地址;并且在复位初始逻辑地址之后，通过该控制模块写入开始于该分区的初始逻辑地址的后续数据。
[0079]条款2、根据条款I的方法，其中该分区的后续物理地址为在接收该命令之前该分区的下一可用物理地址。
[0080]条款3、根据条款1-2的任一个的方法，其中复位该分区的初始逻辑地址进一步包括响应于确定该初始数据的大小不满足数据的阈值量，将该分区的初始逻辑地址复位为该分区的后续物理地址。
[0081]条款4、根据条款3的方法，其中该数据的阈值量对应于能通过该存储设备在该记录层的一次旋转期间写入的数据量。
[0082]条款5、根据条款3-4的任一个的方法，其中复位该分区的初始逻辑地址进一步包括响应于确定该初始数据的大小满足该数据的阈值量，避免将该分区的初始逻辑地址复位为该分区的后续物理地址。
[0083]条款6、根据条款1-5的任一个的方法，其中复位该分区的初始逻辑地址进一步包括响应于确定该分区的下一可用物理地址小于用于复位分区的阈值物理地址，将该分区的初始逻辑地址复位为该分区的后续物理地址。
[0084]条款7、根据条款1-6的任一个的方法，其中该命令为第一命令并且该后续物理地址为第一后续物理地址，该方法进一步包括:在接收第一命令之后并且响应于从该主机接收的复位该分区并且写入附加数据的第二命令:通过该控制模块将该分区的初始逻辑地址复位为该分区的第二后续物理地址，其中该分区的第二后续物理地址为在接收第一命令之前该分区的下一物理地址；以及通过该控制模块写入开始于该分区的初始逻辑地址的附加数据。
[0085 ]条款8、根据条款1-7的任一个的方法，其中该分区为顺序写入分区。
[0086]条款9、根据条款1-8的任一个的方法，其中该初始数据被写入开始于该初始物理地址的该分区的第一区域，而该后续数据被写入开始于该后续物理地址的该分区的第二区域，其中第一和第二区域为该分区的非重叠区域。
[0087]条款10、一种热辅助磁记录-叠瓦式磁记录(HAMR-SMR)型存储设备包括:划分为一个或多个分区的多个磁记录层;臂组件，其包括头，被配置以利用HAMR技术在一个或多个分区的每一个读写数据；以及控制模块，其包括至少一个处理器，被配置以:从主机接收初始数据;开始于一个或多个分区的特定分区的初始逻辑地址写入初始数据，其中该初始逻辑地址对应于该特定分区的初始物理地址;并且响应于从该主机接收的复位该分区并且写入后续数据的命令:将该特定分区的初始逻辑地址复位为该特定分区的后续物理地址;并且在复位初始逻辑地址之后，开始于该特定分区的初始逻辑地址写入后续数据。
[0088]条款11、根据条款10的HAMR-SMR型存储设备，其中所述至少一个处理器进一步配置以将该初始数据写入开始于该初始物理地址的该分区的第一区域，并且将该后续数据写入开始于该后续物理地址的该分区的第二区域。
[0089]条款12、根据条款11的HAMR-SMR型存储设备，其中第一和第二区域为该分区的非重叠区域。
[0090]条款13、根据条款10-12的任一个的HAMR-SMR型存储设备，其中该控制模块被配置以在一个或多个分区的每一个中执行HAMR和叠瓦式磁记录(SMR)，并且一个或多个分区的每一个为逻辑块地址(LBA)带。
[0091]条款14、根据条款10-13的任一个的HAMR-SMR型存储设备，其中所述一个或多个分区的每一个对应于能由该存储设备在单个时间复位的记录层的最小区域量。
[0092]条款15、根据条款10-14的任一个的HAMR-SMR型存储设备，其中该至少一个处理器被配置以，通过响应于确定该初始数据的大小不满足数据的阈值量、而至少将该分区的初始逻辑地址复位为该分区的后续物理地址，来复位该分区的初始逻辑地址。
[0093]条款16、根据条款10-15的任一个的HAMR-SMR型存储设备，其中该至少一个处理器被配置以，通过响应于确定该分区的下一可用物理地址小于用于复位分区的阈值物理地址、而至少将该分区的初始逻辑地址复位为该分区的后续物理地址，来复位该分区的初始逻辑地址。
[0094]条款17、一种系统包括:用于开始于热辅助磁记录-叠瓦式磁记录(HAMR-SMR)型存储设备的磁记录层的分区的初始逻辑地址写入初始数据的装置，其中该初始逻辑块地址对应于该分区的初始物理地址;用于从关联于该HAMR-SMR型存储设备的主机接收复位该分区并写入后续数据的命令的装置;并且响应于接收该命令:用于将该分区的初始逻辑块地址复位为该分区的后续物理地址的装置；以及用于在复位初始逻辑地址之后、开始于该分区的初始逻辑块地址写入后续数据的装置。
[0095]条款18、根据条款17的系统，其中该分区的后续物理地址为在接收该命令之前、该分区的下一可用物理地址。
[0096]条款19、根据条款17-18的任一个的系统，其中该用于复位该分区的初始逻辑块地址的装置进一步包括用于响应于确定该初始数据的大小不满足数据的阈值量、而将该分区的初始逻辑地址复位为该分区的后续物理地址的装置。
[0097]条款20、根据条款19的系统，其中该数据的阈值量对应于能由该HAMR-SMR型存储设备在该磁记录层的一次旋转期间写入的数据量。
[0098]条款21、一种系统，包括用于执行根据条款1-10的任一个的方法的装置。
[0099]条款22、一种存储设备，包括至少一个处理器和至少一个模块，所述至少一个模块能由所述至少一个处理器执行，并且被配置以执行根据条款1-10的任一个的方法。
[0100]各种示例已被描述。上述和其他示例处于如下权利要求的范围中。
【主权项】
1.一种方法，包括: 通过热辅助磁记录-叠瓦式磁记录(HAMR-SMR)型存储设备的控制模块写入初始数据，其中从该HAMR-SMR型存储设备的记录层的分区的初始逻辑地址开始写入该初始数据，其中该初始逻辑地址对应于该分区的初始物理地址;并且 响应于从关联于该HAMR-SMR型存储设备的主机接收到复位该分区并且写入后续数据的命令: 通过该控制模块将该分区的初始逻辑地址复位为该分区的后续物理地址;并且 在复位初始逻辑地址之后，通过该控制模块开始于该分区的初始逻辑地址写入后续数据。2.根据权利要求1的方法;其中该分区的后续物理地址为在接收该命令之前该分区的下一可用物理地址。3.根据权利要求1的方法，其中复位该分区的初始逻辑地址进一步包括，响应于确定该初始数据的大小不满足数据的阈值量，将该分区的初始逻辑地址复位为该分区的后续物理地址。4.根据权利要求3的方法，其中该数据的阈值量对应于能通过该存储设备在该记录层的一次旋转期间写入的数据量。5.根据权利要求3的方法，其中复位该分区的初始逻辑地址进一步包括，响应于确定该初始数据的大小满足该数据的阈值量，避免将该分区的初始逻辑地址复位为该分区的后续物理地址。6.根据权利要求1的方法，其中复位该分区的初始逻辑地址进一步包括，响应于确定该分区的下一可用物理地址小于用于复位分区的阈值物理地址，将该分区的初始逻辑地址复位为该分区的后续物理地址。7.根据权利要求1的方法，其中该命令为第一命令并且该后续物理地址为第一后续物理地址，该方法进一步包括: 在接收第一命令之后并且响应于从该主机接收的复位该分区并且写入附加数据的第^?命令: 通过该控制模块将该分区的初始逻辑地址复位为该第二分区的后续物理地址，其中该分区的第二后续物理地址为在接收第一命令之前该分区的下一可用物理地址;并且 通过该控制模块开始于该分区的初始逻辑地址写入附加数据。8.根据权利要求1的方法，其中该分区为顺序写入分区。9.根据权利要求1的方法，其中该初始数据被写入开始于该初始物理地址的该分区的第一区域，而该后续数据被写入开始于该后续物理地址的该分区的第二区域，其中第一和第二区域为该分区的非重叠区域。10.—种热辅助磁记录-叠瓦式磁记录(HAMR-SMR)型存储设备，包括: 划分为一个或多个分区的多个磁记录层； 臂组件，其包括头，被配置以利用HAMR技术在一个或多个分区的每一个读写数据；以及 控制模块，其包括至少一个处理器，被配置以: 从主机接收初始数据； 开始于一个或多个分区的特定分区的初始逻辑地址写入初始数据，其中该初始逻辑地址对应于该特定分区的初始物理地址;并且 响应于从该主机接收的复位该分区并且写入后续数据的命令: 将该特定分区的初始逻辑地址复位为该特定分区的后续物理地址;并且 在复位该初始逻辑地址之后，开始于该特定分区的初始逻辑地址写入后续数据。11.根据权利要求10的HAMR-SMR型存储设备，其中所述至少一个处理器被进一步配置以将该初始数据写入至开始于该初始物理地址的该分区的第一区域，并且将该后续数据写入至开始于该后续物理地址的该分区的第二区域。12.根据权利要求11的HAMR-SMR型存储设备，其中第一和第二区域为该分区的非重叠区域。13.根据权利要求10的HAMR-SMR型存储设备，其中该控制模块被配置以在一个或多个分区的每一个中执行HAMR和叠瓦式磁记录(SMR)，并且所述一个或多个分区的每一个为逻辑块地址(LBA)带。14.根据权利要求10的HAMR-SMR型存储设备，其中所述一个或多个分区的每一个对应于能由该存储设备在单个时间复位的记录层的最小量区域。15.根据权利要求10的HAMR-SMR型存储设备，其中所述至少一个处理器被配置以，通过响应于确定该初始数据的大小不满足数据的阈值量、至少将该分区的初始逻辑地址复位为该分区的后续物理地址，来复位该分区的初始逻辑地址。16.根据权利要求10的HAMR-SMR型存储设备，其中所述至少一个处理器被配置以，通过响应于确定该分区的下一可用物理地址小于用于复位分区的阈值物理地址、至少将该分区的初始逻辑地址复位为该分区的后续物理地址，来复位该分区的初始逻辑地址。17.—种系统，包括: 用于开始于热辅助磁记录-叠瓦式磁记录(HAMR-SMR)型存储设备的磁记录层的分区的初始逻辑地址写入初始数据的装置，其中该初始逻辑块地址对应于该分区的初始物理地址； 用于从关联于该HAMR-SMR型存储设备的主机接收复位该分区并写入后续数据的命令的装置;和 响应于接收该命令执行以下动作的装置: 将该分区的初始逻辑块地址复位为该分区的后续物理地址；以及 在复位初始逻辑地址之后、开始于该分区的初始逻辑块地址写入后续数据。18.根据权利要求17的系统，其中该分区的后续物理地址为在接收该命令之前该分区的下一可用物理地址。19.根据权利要求17的系统，其中所述用于复位该分区的初始逻辑块地址的装置进一步包括:用于响应于确定该初始数据的大小不满足数据的阈值量、将该分区的初始逻辑地址复位为该分区的后续物理地址的装置。20.根据权利要求19的系统，其中所述数据的阈值量对应于能由该HAMR-SMR型存储设备在该磁记录层的一次旋转期间写入的数据量。
【文档编号】G06F3/06GK105938421SQ201610223420
【公开日】2016年9月14日
【申请日】2016年1月21日
【发明人】Z·Z·班迪克, L·M·弗兰卡-内托, C·盖约特, A·C·曼扎内尔斯, B·马乔恩, E·施雷克
【申请人】Hgst荷兰公司