[發(fā)明專(zhuān)利]一種基于擴(kuò)展器提升多硬盤(pán)性能的方法和裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010110105.8
• 申請(qǐng)日: 2020-02-23
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111352585B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-06-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉棟
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 蘇州浪潮智能科技有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): G06F3/06
• 分類(lèi)號(hào): G06F3/06
• 代理公司: 北京連和連知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11278
• 代理人: 楊帆

本發(fā)明提供一種基于擴(kuò)展器提升多硬盤(pán)性能的方法和裝置，其中方法包括以下步驟：擴(kuò)展器為其連接的每一個(gè)硬盤(pán)在其內(nèi)存中申請(qǐng)相應(yīng)的緩沖空間，并讀取所述每一個(gè)硬盤(pán)的相關(guān)信息存放在對(duì)應(yīng)的緩沖空間中并將存放的速率信息修改為高速率值；在源端掃描硬盤(pán)信息時(shí)將緩沖空間中的硬盤(pán)相關(guān)信息傳遞給源端，并在源端將硬盤(pán)注冊(cè)為高速率的硬盤(pán)；擴(kuò)展器響應(yīng)于監(jiān)測(cè)到源端發(fā)出向其中一個(gè)硬盤(pán)寫(xiě)入數(shù)據(jù)的命令，按照SAS協(xié)議將源端發(fā)送的數(shù)據(jù)暫存在硬盤(pán)對(duì)應(yīng)的緩沖空間中；響應(yīng)于緩沖空間中的數(shù)據(jù)達(dá)到閾值，擴(kuò)展器控制緩沖空間中的數(shù)據(jù)以低速率寫(xiě)入硬盤(pán)。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了在不增加任何額外成本的條件下的存儲(chǔ)系統(tǒng)性能的提升。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及計(jì)算機(jī)領(lǐng)域，并且更具體地，涉及一種基于擴(kuò)展器提升多硬盤(pán)性能的方法和裝置。

背景技術(shù)

隨著云計(jì)算、大數(shù)據(jù)及人工智能產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，數(shù)據(jù)信息的重要性越來(lái)越凸顯。互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)的實(shí)施均需要后臺(tái)服務(wù)器提供快速高效的數(shù)據(jù)鏈路服務(wù)。同時(shí)，隨著數(shù)據(jù)中心、大型機(jī)房的規(guī)模不斷擴(kuò)大，硬件成本也隨著水漲船高。較低成本、較高效率的存儲(chǔ)系統(tǒng)成為部署數(shù)據(jù)中心存儲(chǔ)硬件的首選。

在存儲(chǔ)介質(zhì)的發(fā)展歷史上，最重要的兩個(gè)協(xié)議類(lèi)型為SATA(Serial ATA，串行ATA)和SAS(Serial Attached SCSI，即串行連接SCSI)接口。當(dāng)前SATA協(xié)議的最新版本為SATA3，支持的最高數(shù)據(jù)速率為6Gb/s。SAS協(xié)議的最新版本為SAS3，支持的最高數(shù)據(jù)速率為12Gb/s。為盡可能降低硬件成本、提高系統(tǒng)性能，存儲(chǔ)系統(tǒng)在大量使用擴(kuò)展器(Expander)背板。Expander背板是一種設(shè)備擴(kuò)展芯片，分為上行接口和下行接口。上行接口用于連接HBA卡或上級(jí)Expander背板，下行接口用于連接硬盤(pán)或下級(jí)Expander背板。

當(dāng)前主流的SAS/Raid卡(存儲(chǔ)系統(tǒng)中用于將主板的PCIe總線(xiàn)轉(zhuǎn)換為SAS/SATA協(xié)議的控制卡)與Expander均兼容SAS3和SATA3，但SAS硬盤(pán)的成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于SATA硬盤(pán)。實(shí)際使用中一般采用企業(yè)級(jí)的SATA硬盤(pán)，而不選用成本過(guò)高的SAS硬盤(pán)。在當(dāng)前典型的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中，Expander與SATA HDD(Hard Disk Drive，硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器)之間的連接速率為6Gb/s。

雖然SAS/Raid卡和Expander之間的物理連接速率為12G，但根據(jù)SAS和SATA協(xié)議規(guī)定，為了實(shí)現(xiàn)與下行設(shè)備的速率匹配，SAS/Raid卡與Expander之間的數(shù)據(jù)僅有50％為有效速率，其余50％位插入的ALIGN(SATA/SAS協(xié)議中用于匹配6Gb/s和12Gb/s的原語(yǔ)，無(wú)實(shí)際意義)原語(yǔ)，無(wú)實(shí)際意義。故SAS/Raid卡與Expander之間的實(shí)際有效數(shù)據(jù)速率也為6Gb/s。

SAS/Raid卡一般為8條通道(lane)，即可以直連8個(gè)硬盤(pán)。為了支持16個(gè)硬盤(pán)，當(dāng)前設(shè)計(jì)主要有2種方案。如圖1所示的方案1，采用8lane的SAS/Raid卡，通過(guò)Expander背板(上行8lane，下行16lane)拓展連接16個(gè)硬盤(pán)。SAS/Raid卡與Expander之間的有效數(shù)據(jù)速率為6Gb/s，數(shù)量為8lane。Expander與硬盤(pán)之間的數(shù)據(jù)速率為6Gb/s，數(shù)量為16lane。在使用固態(tài)硬盤(pán)SSD等較高性能的硬盤(pán)時(shí)，每個(gè)硬盤(pán)的性能均不能發(fā)揮到最佳，限制了整個(gè)存儲(chǔ)系統(tǒng)的整體性能。

如圖2所示的方案2，使用2張SAS/Raid卡，每張卡連接8個(gè)硬盤(pán)，實(shí)現(xiàn)連接16個(gè)硬盤(pán)的目的。雖然每個(gè)硬盤(pán)的有效速率可以達(dá)到6Gb/s，不存在上行l(wèi)ane數(shù)量不足的瓶頸，但是SAS/Raid卡的成本很高。方案2的整體成本比方案1高，在大規(guī)模供貨時(shí)，成本壓力很大。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于此，本發(fā)明實(shí)施例的目的在于提出一種基于擴(kuò)展器提升多硬盤(pán)性能的方法和裝置，采用Expander的架構(gòu)，可解決上述硬盤(pán)性能受限的問(wèn)題。

基于上述目的，本發(fā)明實(shí)施例的一方面提供了一種基于擴(kuò)展器提升多硬盤(pán)性能的方法，包括以下步驟：