[发明专利]宽端口场景下I/O指令的保序管理方法及装置

说明书

本发明提供了一种宽端口场景下I/O指令的保序管理方法及装置，包括：多个物理I/O通道，每个I/O通道包括独立的接收缓存和DMA传输模块，接收缓存用于缓存来自磁盘中的I/O指令数据帧，DMA传输模块用于将所缓存的I/O指令数据帧搬运至主机内存；指令接收管理器设置于所述多个物理I/O通道的DMA传输模块与主机的总线之间，配置为接收来自所述DMA传输模块的I/O指令数据帧，对每个I/O指令设置帧计数器，通过帧计数器的数值来确定I/O指令的多个数据帧被发送至主机内存的顺序；DMA传输模块根据所确定的顺序，将I/O指令数据帧搬运至主机内存。

技术领域

本发明属于磁盘阵列读写领域，特别涉及一种宽端口场景下I/O指令的保序管理方法及装置。

背景技术

SAS是存储网络中使用最广泛的硬盘连接技术之一，具备当前硬盘通道技术中的最高接口速率，在SAS磁盘设备阵列中，SAS设备所建立的宽链路通常是由SAS设备包含的一个以上PHY的宽端口来实现。宽端口技术使得传输带宽得到成倍的提升。而在宽端口架构中，由于待接收的数据帧(Frame)可能从宽端口内的任意一个PHY接收，在将这些帧信息写入主机内存(DDR)并反馈给应用层软件时，需要保证写入时一定按照帧的顺序依次写入正确的地址空间。参见图1，现有技术中主机内存接收来自SAS磁盘设备的数据流过程举例说明如下：

1.主机下达读数据I/O指令；

2.磁盘收到读数据I/O指令，开始准备读数据；

3.磁盘准备好第一批3帧(假设接收端每个通道的接收缓存Rx Buffer的容量大小正好为3帧)数据后，申请建立连接，Expander选择PHY0作为当前传输通道。

4.连接建立成功后，磁盘将3帧数据写入通道0的接收缓存Rx buffer，然后关闭连接，并继续准备当前I/O读指令的剩余数据。

5.通道0收到3帧读数据之后，开始执行DMA搬运，将数据搬运至主机内存(DDR)。

6.磁盘准备好第二批的3帧数据，重新申请建立连接，Expander根据通道忙闲情况选择PHY1作为当前传输通道。

7.连接建立成功后，磁盘将第二批3帧数据写入通道1的接收缓存Rx Buffer，然后关闭连接并继续准备当前I/O读指令的剩余数据。

重复上述步骤3～6的操作。

其中，通道1收到3帧数据之后，在启动DMA传输之前必须确保前3帧的DMA传输已经完成，且获取到正确的DMA断点，才能启动当前的DMA传输，否则写入DDR的数据帧顺序就会出现错误，最终导致I/O指令的读数据错误。可见，由于理想情况下DMA的传输速度比硬盘的返回数据速度快，在硬盘返回下一批数据之前，上一批数据已经全部通过DMA传输到DDR中。而实际情况下，并不一定能够保证在启动DMA传输之前已完成前3帧DMA传输。而由于未进行保序处理，则难以避免出现读数据被乱序覆盖而导致读数据错误的问题，特别是在总线出现拥塞的情况下。

发明内容

本发明在第一方面提供了一种宽端口场景下I/O指令的保序管理装置，包括：

多个物理I/O通道，每个I/O通道包括独立的接收缓存和DMA传输模块，所述接收缓存，用于缓存来自磁盘中的I/O指令数据帧，所述DMA传输模块，用于将所缓存的I/O指令数据帧搬运至主机内存；

指令接收管理器，设置于所述多个物理I/O通道的DMA传输模块与主机的总线之间，所述指令接收管理器被配置为，接收来自所述DMA传输模块的I/O指令数据帧，对每个I/O指令设置帧计数器，通过所述帧计数器的数值来确定I/O指令的多个数据帧被发送至主机内存的顺序；

所述DMA传输模块进一步配置为，根据所确定的顺序，将I/O指令数据帧搬运至主机内存。