[發(fā)明專利]一種新型軟件硬件協(xié)同RAID改進(jìn)系統(tǒng)

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• 申請日: 2020-10-14
• 公開（公告）號: CN112286447A
• 公開（公告）日: 2021-01-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉慧婕;仇旭東;周津;李巖;趙斌
• 申請（專利權(quán)）人: 天津津航計算技術(shù)研究所
• 主分類號: G06F3/06
• 分類號: G06F3/06
• 代理公司: 中國兵器工業(yè)集團(tuán)公司專利中心 11011
• 代理人: 辛海明

本發(fā)明涉及一種新型軟件硬件協(xié)同RAID改進(jìn)系統(tǒng)，屬于硬盤陣列領(lǐng)域。本發(fā)明通過在電腦主機(jī)端增加RAID軟件計算模塊和監(jiān)測模塊，在RAID板卡端增加了數(shù)據(jù)通路2和計數(shù)模塊，通過監(jiān)測模塊監(jiān)測當(dāng)前cpu負(fù)載，當(dāng)CPU負(fù)載較低時，使用RAID軟件計算模塊進(jìn)行RAID計算處理，并將計算結(jié)果通過數(shù)據(jù)通路2輸送到緩存模塊，另外，通過計數(shù)模塊計算緩存模塊中的數(shù)據(jù)量是否大于等于總數(shù)據(jù)量(L+1)，若大于等于總數(shù)據(jù)量(L+1)，則停止計算，防止重復(fù)計算。由于通過RAID板卡的數(shù)據(jù)計算模塊和RAID軟件計算模塊同時計算，加快了RAID計算處理的速度，而且利用了剩余的CPU資源。本發(fā)明通過軟件配合RAID板卡，實現(xiàn)更快的RAID性能，并且不會造成電腦端CPU資源緊張。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于硬盤陣列技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種新型軟件硬件協(xié)同RAID改進(jìn)系統(tǒng)。

背景技術(shù)

RAID(Redundant Array of Independent Disks)技術(shù)也稱為冗余獨立硬盤陣列技術(shù)，其初衷是為了將較廉價的多個小硬盤進(jìn)行組合來替代價格昂貴的大容量硬盤，同時保證單個硬盤損壞后不會影響到數(shù)據(jù)的正確性。RAID技術(shù)經(jīng)過不斷的發(fā)展已經(jīng)能夠提供完善的存儲設(shè)備解決方案，在提高硬盤容量的同時，還能夠充分提高硬盤的速度，使數(shù)據(jù)更加安全，更加易于硬盤的管理。正是由于RAID技術(shù)這種數(shù)據(jù)高可靠性高容錯性特性，RAID技術(shù)在軍用存儲系統(tǒng)中存在廣泛的應(yīng)用需求。

RAID板卡即是可進(jìn)行RAID計算的硬件板卡。電腦插入RAID板卡，RAID板卡上接入硬盤，即可實現(xiàn)RAID功能。電腦與RAID接口卡一般通過pcie接口接連，RAID接口卡再外接組成RAID陣列的硬盤，如圖1所示。RAID接口卡負(fù)責(zé)全部RAID算法的實現(xiàn)，將外接的硬盤組織成RAID陣列，減輕了電腦端主機(jī)的工作負(fù)擔(dān)，提高了運行效率，電腦端看RAID板卡及其外接硬盤就是一個完整的硬盤。

傳統(tǒng)借助RAID板卡實現(xiàn)RAID功能的數(shù)據(jù)流如圖2所示。數(shù)據(jù)在電腦主機(jī)內(nèi)存和硬盤之間流通。數(shù)據(jù)流通通路包括PCIE接口、RAID板卡數(shù)據(jù)處理通路、RAID板卡的緩存模塊以及SATA接口。

這種傳統(tǒng)的RAID實現(xiàn)方式具備不占用電腦主機(jī)運算資源的優(yōu)點，RAID性能的好壞只取決于RAID板卡的硬件性能，而不取決于電腦主機(jī)的性能。但是這種傳統(tǒng)的RAID實現(xiàn)方式只能充分利用RAID板卡的硬件能力，而無法借助電腦主機(jī)的剩余性能，限制了整套RAID平臺的硬件性能的充分利用，無法將RAID性能最大化。

發(fā)明內(nèi)容

(一)要解決的技術(shù)問題

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是如何提供一種新型軟件硬件協(xié)同RAID改進(jìn)系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有的RAID實現(xiàn)方式無法借助電腦主機(jī)的剩余性能，限制了整套RAID平臺的硬件性能的充分利用，無法將RAID性能最大化的問題。

(二)技術(shù)方案

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出一種新型軟件硬件協(xié)同RAID改進(jìn)系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括電腦主機(jī)端、RAID板卡和組成RAID陣列的硬盤，所述電腦主機(jī)端與所述RAID板卡通過pcie接口連接，所述RAID板卡外接所述組成RAID陣列的硬盤；從主機(jī)內(nèi)存到硬盤之間有一條數(shù)據(jù)流通路，該數(shù)據(jù)流通路包括PCIE接口、存儲模塊和數(shù)據(jù)計算模塊組成的RAID板卡數(shù)據(jù)通路1及RAID板卡的緩存模塊；所述電腦主機(jī)端還包括RAID軟件計算模塊和監(jiān)測模塊，所述RAID板卡還包括一條數(shù)據(jù)通路2和一個計數(shù)模塊，從主機(jī)內(nèi)存到硬盤之間形成第2條數(shù)據(jù)流通路，該數(shù)據(jù)流通路包括RAID軟件計算模塊、PCIE接口、RAID板卡數(shù)據(jù)通路2及RAID板卡的緩存模塊；同時，所述RAID軟件計算模塊連接到所述監(jiān)測模塊，所述計數(shù)模塊與所述RAID板卡的數(shù)據(jù)計算模塊連接，所述計數(shù)模塊還與RAID板卡的緩存模塊連接，通過PCIE接口與所述RAID軟件計算模塊連接。

進(jìn)一步地，所述監(jiān)測模塊用于監(jiān)測模塊衡量當(dāng)前cpu負(fù)載，若有cpu核處于在低負(fù)載狀態(tài)下，則通知所述RAID軟件計算模塊進(jìn)行RAID計算處理。