[發明專利]寬端口場景下I/O指令的保序管理方法及裝置

有效

• 申請號: 202011368747.4
• 申請日: 2020-11-30
• 公開（公告）號: CN112486874B
• 公開（公告）日: 2021-12-10
• 發明（設計）人: 寧佐林;劉億民
• 申請（專利權）人: 無錫眾星微系統技術有限公司
• 主分類號: G06F13/28
• 分類號: G06F13/28
• 代理公司: 北京動力號知識產權代理有限公司 11775
• 代理人: 董鋼;梁凡麗

本發明提供了一種寬端口場景下I/O指令的保序管理方法及裝置，包括：多個物理I/O通道，每個I/O通道包括獨立的接收緩存和DMA傳輸模塊，接收緩存用于緩存來自磁盤中的I/O指令數據幀，DMA傳輸模塊用于將所緩存的I/O指令數據幀搬運至主機內存；指令接收管理器設置于所述多個物理I/O通道的DMA傳輸模塊與主機的總線之間，配置為接收來自所述DMA傳輸模塊的I/O指令數據幀，對每個I/O指令設置幀計數器，通過幀計數器的數值來確定I/O指令的多個數據幀被發送至主機內存的順序；DMA傳輸模塊根據所確定的順序，將I/O指令數據幀搬運至主機內存。

技術領域

本發明屬于磁盤陣列讀寫領域，特別涉及一種寬端口場景下I/O指令的保序管理方法及裝置。

背景技術

SAS是存儲網絡中使用最廣泛的硬盤連接技術之一，具備當前硬盤通道技術中的最高接口速率，在SAS磁盤設備陣列中，SAS設備所建立的寬鏈路通常是由SAS設備包含的一個以上PHY的寬端口來實現。寬端口技術使得傳輸帶寬得到成倍的提升。而在寬端口架構中，由于待接收的數據幀(Frame)可能從寬端口內的任意一個PHY接收，在將這些幀信息寫入主機內存(DDR)并反饋給應用層軟件時，需要保證寫入時一定按照幀的順序依次寫入正確的地址空間。參見圖1，現有技術中主機內存接收來自SAS磁盤設備的數據流過程舉例說明如下：

1.主機下達讀數據I/O指令；

2.磁盤收到讀數據I/O指令，開始準備讀數據；

3.磁盤準備好第一批3幀(假設接收端每個通道的接收緩存Rx Buffer的容量大小正好為3幀)數據后，申請建立連接，Expander選擇PHY0作為當前傳輸通道。

4.連接建立成功后，磁盤將3幀數據寫入通道0的接收緩存Rx buffer，然后關閉連接，并繼續準備當前I/O讀指令的剩余數據。

5.通道0收到3幀讀數據之后，開始執行DMA搬運，將數據搬運至主機內存(DDR)。

6.磁盤準備好第二批的3幀數據，重新申請建立連接，Expander根據通道忙閑情況選擇PHY1作為當前傳輸通道。

7.連接建立成功后，磁盤將第二批3幀數據寫入通道1的接收緩存Rx Buffer，然后關閉連接并繼續準備當前I/O讀指令的剩余數據。

重復上述步驟3～6的操作。

其中，通道1收到3幀數據之后，在啟動DMA傳輸之前必須確保前3幀的DMA傳輸已經完成，且獲取到正確的DMA斷點，才能啟動當前的DMA傳輸，否則寫入DDR的數據幀順序就會出現錯誤，最終導致I/O指令的讀數據錯誤。可見，由于理想情況下DMA的傳輸速度比硬盤的返回數據速度快，在硬盤返回下一批數據之前，上一批數據已經全部通過DMA傳輸到DDR中。而實際情況下，并不一定能夠保證在啟動DMA傳輸之前已完成前3幀DMA傳輸。而由于未進行保序處理，則難以避免出現讀數據被亂序覆蓋而導致讀數據錯誤的問題，特別是在總線出現擁塞的情況下。

發明內容

本發明在第一方面提供了一種寬端口場景下I/O指令的保序管理裝置，包括：

多個物理I/O通道，每個I/O通道包括獨立的接收緩存和DMA傳輸模塊，所述接收緩存，用于緩存來自磁盤中的I/O指令數據幀，所述DMA傳輸模塊，用于將所緩存的I/O指令數據幀搬運至主機內存；

指令接收管理器，設置于所述多個物理I/O通道的DMA傳輸模塊與主機的總線之間，所述指令接收管理器被配置為，接收來自所述DMA傳輸模塊的I/O指令數據幀，對每個I/O指令設置幀計數器，通過所述幀計數器的數值來確定I/O指令的多個數據幀被發送至主機內存的順序；

所述DMA傳輸模塊進一步配置為，根據所確定的順序，將I/O指令數據幀搬運至主機內存。