[發明專利]針對遠程存儲器訪問的NVM EXPRESS控制器

有效

• 申請號: 201811212442.7
• 申請日: 2014-06-19
• 公開（公告）號: CN109582614B
• 公開（公告）日: 2022-09-06
• 發明（設計）人: Y·R·黃
• 申請（專利權）人: 科內克斯實驗室公司
• 主分類號: G06F13/16
• 分類號: G06F13/16;G06F13/40;G06F13/42;H04L67/1097
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所 11256
• 代理人: 王茂華;丁君軍

一種用于使能非易失性存儲器Express(NVMe)的方法和系統以及針對遠程存儲器訪問的NVM EXPRESS控制器，該NVMe用于在以太網或者其他網絡上訪問遠程固態驅動器(SSD)(或者其他類型的遠程非易失性存儲器)。提供了用于使得CPU能夠使用NVMe協議訪問遠程非易失性存儲器的擴展的NVMe控制器。擴展的NVMe控制器被實現在一個服務器上，該服務器用于經由以太網交換機與其他服務器或者非易失性存儲器通信。通過對其進行修改以提供特殊的以太網上的NVM幀，NVMe協議用于以太網或者類似網絡上。

相關申請引用

本申請是國際申請號為PCT/US2014/043279、國際申請日為2014年6月19日、優先權日為2013年6月26日和2014年2月26日、進入中國國家階段日期為2016年1月29日、中國國家申請號為201480042920.8的發明專利申請的分案申請。

技術領域

本發明總體上涉及在網絡上使用非易失性存儲器Express(NVMe)協議并利用低延時來訪問遠程存儲器。

背景技術

通常，CPU可以在網絡上通過使用網絡協議來訪問遠程存儲器或者I/O設備。用于訪問遠程存儲器或者I/O設備的一個常規方法是通過iSCSI存儲。該方法通過CPU使用大量的處理，其增加總訪問延時。經由iSCSI存儲訪問遠程存儲器或者I/O設備通常具有比對本地存儲器或者I/O設備的直接訪問大四到五倍的延時。這導致針對在網絡上要求遠程存儲器或者I/O設備訪問的系統的顯著的性能和吞吐量退化。

處理本地非易失性存儲器訪問的相對新的接口標準是NVM Express(NVMe)，有時被稱為非易失性存儲器主機控制器接口規范。NVMe是寄存器級接口，其允許主機軟件與非易失性存儲器子系統通信。該接口針對企業和客戶端固態驅動器(SSD)而被優化，其通常附接到PCI Express(PCIe)接口。NVMe提供對本地非易失性存儲器的直接I/O訪問。使用NVMe，與諸如SAS(串行SCSI)或者SATA(串行ATA)的傳統I/O接口上的連接相比較，減少了讀取和寫入操作的延時。

然而，NVMe具有關于以太網交換機或者其他類型的網絡上的數據傳遞的限制。通常，NVMe被設計為訪問本地SSD并且未在通過網絡訪問遠程存儲方面被定義。如現今所定義的NVMe不提供用于通過網絡通過多個主機CPU訪問多個遠程SSD的方案。因此，存在使得NVMe能夠在網絡(例如，以太網)上高效地工作以用于在網絡上訪問遠程SSD和命名空間的需要。

發明內容

本發明通過提供一種系統來克服現有技術的限制，該系統使能使用NVMe命令在外部網絡(諸如以太網)上對遠程非易失性存儲器的訪問。在一個方面中，擴展的NVMe控制器提供該能力。

在一種方法中，擴展的NVMe控制器使得CPU能夠使用NVMe協議來訪問遠程非易失性存儲器(例如，SSD)。例如，擴展的NVMe控制器被實現在用于經由以太網交換機與其他服務器或者SSD通信的一個服務器上。可以通過提供以太網上的NVM(NVMoE)幀在以太網上使用NVMe協議。在一個實施方式中，定義NVMoE幀，其指定通過以太網由擴展的NVMe控制器所傳輸的NVMoE命令。擴展的NVMe控制器包括用于基于NVMoE幀的定義來將NVMe命令轉換為NVMoE命令的轉換機制。特別地，通過映射表支持轉換機制，映射表用于將NVMe控制器的主機標識符(HSID)和/或NVMe命令的命名空間標識符(NSID)映射到NVMoE命令中所包括的以太網介質訪問控制(MAC)地址。

在另一方面中，擴展的NVMe控制器配備有用于從通過外部網絡所傳輸的NVMe命令的損耗恢復的重試機制。重試機制包括用于檢測NVMe命令的損耗的定時器，并且如果NVMe命令被確定為根據定時器的丟失，則重試機制將重新發出NVMe命令。