[发明专利]一种基于NVMe的双控全闪存系统

说明书

技术领域

本发明涉及信息技术领域，特别涉及一种基于NVMe的双控全闪存系统。

背景技术

NVMe(英文缩写：NVMe/NVMHCI，Non-Volatile Memory Express/Non-Volatile Memory Host Controller Interface，非易失性内存主机控制器界面)是与AHCI类似的、基于设备逻辑界面的总线传输协议规范，主要用于通过PCI Express(PCIe)总线与主机连接的非易失性内存设备，也为现代CPU、电脑平台及相关应用提供原生存储并发化的支持，令主机硬件和软件可以充分利用固态存储设备的并行化存储能力，NVMe提供了高性能，并减少了资源消耗，充分利用多核CPU的优点，以增加存储密度来降低整体拥有成本。

NVMe规范提供了闪存访问的标准方式，充分利用PCIe通道的低延时和并行性，以及处理器、平台与应用的并行性，通过降低协议交互时延，增加协议并发能力，显著提高性能，在可控制的存储成本下，极大的提升固态硬盘的读写性能，从而进一步释放闪存的潜能，并推动全闪存在数据中心的普及。

传统的SAS协议是为机械硬盘设计，随着闪存介质的高速发展，以及全闪存存储系统对极致性能的追求，SAS协议实用性降低。PCIe SSD将是SSD发展的主流，NVMe协议适应了SSD的发展。而且随着数据中心和云的发展，各种混合应用场景使得NVMe SSD在数据中心也更有优势。

SAS协议原生支持多端口，双端口盘技术成熟，与多控系统配合稳定可靠，而PCIe双端口技术还在发展完善中。双端口实现应用服务器和系统内盘阵之间的数据路径冗余，数据路径冗余确保数据访问在存储控制器失效或PCIe交换失败时仍然可用。失效事件会触发存储控制器对当前数据路径的备用触发反应。失效反应完成后，恢复系统性能。NVMe子系统划分多个命名空间，一个命名空间还可以通过多个NVMe控制器映射出去，达到“双控双活”的效果。

目前基于NVMe的闪存一般都用于单端口模式，目前的双控闪存阵列主要是基于SAS的SSD。然而，单主控系统可靠性存在风险，在一些苛刻的应用场景下，是不允许host端出现宕机的。一般，硬盘都是只有一个端口，要么组成阵列放到磁盘阵列里面，要么就接到一台机器上的硬盘槽位。如果接到硬盘槽位，就有个问题，如果用户到服务器到硬盘的通路任何一环挂了，这个盘的数据也就没办法访问了。只能拔下来，重新插到一台新的机器上，这段时间里，用户放在里面的数据访问不到。SAS双端口技术虽然比较成熟但SAS协议劣势越发明显，SSD能力提升了，传输协议却成为了短板，对比而言，PCIe双端口具有低延时，低成本等优势。

本发明所要解决的技术问题为利用支持双控的基于NVMe的SSD及PCIe switch等技术完成整个系统的搭建。

发明内容

更具体而言，为了解决如上的技术问题，本发明提出一种基于NVMe的双控全闪存系统，包括：

至少一个NVMe ssd，所述至少一个NVMe ssd中每个NVMe ssd均被设置为双端口模式，该每个NVMe ssd被划分多个命名空间，每个命名空间可通过多个NVMe控制器映射出去，构成一个NVMe子系统；

至少一个PCIe转换接口，该至少一个PCIe转换接口中的每个接口可与多个NVMe控制器映射并关联；

至少一个RAID卡以及连接至RAID卡的至少一个主机端，该至少一个RAID卡中的每个均对应于一个PCIe转换接口。

较佳地，每个NVMe ssd均被设置为双端口模式具体是通过如下方式：针对SFF-8639接口，将其中E25pin：enable dualport，也即双端口的使能信号端通过使能信号进行触发，以将其配置成2个2通道的PCIe接口；

较佳地，NVMe子系统划分为四个命名空间，每个命名空间对应于两个NVMe控制器，每个命名空间通过该两个NVMe控制器映射出去，达到“双控双活”的效果；

较佳地，每一个命名空间的两个NVMe控制器均有自己的PCIe接口，而不是两者共享一个；

较佳地，至少一个PCIe接口往上连着同一个主机端，或选择分别连接至不同的主机端；

较佳地，双端口模式下的每个NVMe ssd的每个端口同时各需要一个ref clk信号，一个reset信号。

较佳地，多台主机端可共享同一个NVMe SSD的同一个namespace，通过namespace ID对其进行访问；