[發明專利]用于處理計算機系統中的存儲設備的中斷請求的方法

有效

• 申請號: 201210401723.3
• 申請日: 2012-10-19
• 公開（公告）號: CN102929819A
• 公開（公告）日: 2013-02-13
• 發明（設計）人: 唐志波;路向峰
• 申請（專利權）人: 北京憶恒創源科技有限公司
• 主分類號: G06F13/24
• 分類號: G06F13/24
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及固態存儲設備（Solid?Storage?Device,SSD），更具體地，本發明涉及存儲設備向主機發出的中斷。

背景技術

同機械式硬盤相類似，固態存儲設備（SSD）也是用于計算機系統的大容量、非易失性存儲設備。固態存儲設備一般以閃存（Flash）作為存儲介質。高性能的固態存儲設備被用于高性能計算機。高性能計算機通常具有多個中央處理器（CPU，Centrol?Process?Unit），而每個CPU可包括多個CPU核。

在現代操作系統中，幾乎每一個中斷處理操作都被分成了兩部分，即中斷服務程序（ISR）和下半部分處理程序（Bottom?Half?Handler）；或者說中斷處理的上半部分（Top?Half）和下半部分（Bottom?Half）；在一些場合中，也被稱為第一級中斷處理程序（FLIH,First-Level?Interrupt?Handler）和第二級中斷處理程序（SLIH,Second-Level?Interrupt?Handlers）。兩者之間的區別是：在中斷處理的上半部分，中斷是被禁止的，精確地說是至少有一個中斷（當前中斷）在一個CPU上（當前CPU）是被禁止的，在某些情況下，可能當前CPU的全部中斷都被禁止；而在中斷處理的下半部分，系統中的中斷都是允許的，新的中斷可以隨時搶占下半部分處理程序。通過將中斷處理劃分為兩部分，并且讓上半部分處理函數只做最少最快的工作--例如將數據從設備緩沖區拷貝到內存，而將后續的更耗時間的工作留給下半部分處理程序去執行，有效地減少了中斷阻塞的時間，從而提高了系統的中斷處理效率。

在美國專利申請US2011/0087814A1中，提供了通過中斷親和性機制來增強多處理器系統中的IO（Input?Output）性能的方案。參看圖1，主機100包括CPU?101、102、103和104，應用程序111、112、113和114分別運行在各自的CPU上。高速緩存121、122、123和124分別同CPU?101、102、103和104相耦合，用于存儲分別用于應用程序111、112、113和114的指令和數據。而具有較大容量的存儲器131、132、133和134分別耦合到高速緩存121、122、123和124。主機總線適配器（HBA,Host?Bus?Adapter）150通過IO?APIC（Advanced?Programmable?Interr?upt?Controller，高級可編程中斷控制器）集線器140耦合到主機100，并配置為同存儲域網絡（SAN,Storage?Area,Network）160通信。SAN?160連接到多個諸如硬盤的計算機存儲設備170。中斷親和性機制意味著，當I/O?APIC集線器140接收到來自HBA?150的中斷時，確定由主機100的多個CPU中的哪一個來處理中斷。例如，記錄發出IO請求的CPU標識符，當接收到對應于該IO請求的中斷時，基于記錄的CPU標識符來選擇處理中斷的CPU。

一些計算機具有NUMA（Non-Uniform?Memory?Access）或NUIO（Non-Uniform?Input?Output）結構。在美國專利申請US2005/0060460A1中提供了在NUMA系統中為多個節點中的IO設備指派中斷的方案。參看圖2，NUMA系統200包括通過互連網絡彼此耦合的節點201、211、221和231。每個節點201、211、221和231可包括處理器和存儲器。給定節點的存儲器相對于該節點的處理器是本地的，而其他節點的存儲器相對于該處理器是遠程的。系統200包括IO設備202、212和242，以及用于IO設備202、212和242的中斷服務例程（ISR,Interrupt?Service?Routine）203、213和223。系統200還包括中斷分配軟件222，用于將中斷服務例程203、213和223分配給IO設備202、212和242。中斷服務例程的分配可基于下列因素：設備所連接的節點，用于設備的ISR所位于的節點，以及節點的處理器。在www.acpi.info/DOWNLOADS/ACPIspec50.pdf可獲得的“Advanced?Configuration?and?Power?Interface?Specification”（2011年12月6日）提供了獲取NUMA系統的各個NUMA域信息。

然而，高性能固態存儲設備的IO處理能力顯著提高，IO請求的數量和數據量的增加，給CPU的處理造成了負擔。因而，需要進一步優化對中斷請求的處理。

發明內容