[发明专利]支持多磁盘PIO命令并发的STP传输层实现方法

说明书

本发明提供了一种支持多磁盘PIO命令并发的STP传输层实现方法，当SAS控制器满足第一条件时，将所述SATA传输层状态机从HT_HostIdle状态迁移到HT_DMAOTrans2状态；以及，当SAS控制器满足第二条件时，将所述SATA传输层状态机从HT_ChkTyp状态迁移到所述HT_DMAITrans状态。本发明改进标准SATA传输层状态机的运转机制，解决磁盘PIO命令并发中的异常，提供对SAS控制器并发控制多SATA设备场景的正确支持，提升系统的吞吐率。

技术领域

本发明属于磁盘连接技术领域，特别涉及一种支持多磁盘PIO命令并发的STP传输层实现方法。

背景技术

SATA(Serial ATA)是一种高速串行总线，采用点对点的传输方式，内置数据/命令校验单元，纠错能力强，支持热插拔，具有管脚数量少、数据传输速率快、可靠性高、兼容性好等特性，目前被业界广泛用于存储设备和主机之间的主要I/O接口。

SAS(串行连接SCSI)作为新一代SCSI技术，类似SATA技术同样采用串行接口以获得更高的传输速度。同时，SAS设计考虑向下兼容SATA技术，通过STP协议(SATA通道协议)实现SAS控制器和SATA设备之间的互联和数据传输。SAS协议标准中的STP协议规范定义了SAS系统和SATA设备通信技术细节，其中STP的传输层采用SATA标准协议定义的传输层实现为基础。

典型的SAS数据存储拓扑结构中，SAS控制器通过一级或多级Expander(磁盘扩展器)扩展支持大规模磁盘的管理。SAS Expander中通常集成了STP/SATA桥，完成SAS协议到SATA协议的转换，以兼容SATA磁盘设备连接。

图1描述了SAS控制器和多个SATA设备互联时的主要组件。其中SAS控制器作为控制命令和数据读写命令的发起者，负责管理整个存储系统的拓扑结构，发出磁盘数据读写命令，接收设备响应；SAS Expander用于扩展存储系统的拓扑结构，内部集成STP/SATA桥以兼容SATA设备连接；STP/SATA桥完成SAS标准中STP协议到SATA协议的转换，帮助SATA设备接入SAS系统；SATA磁盘存储设备，存储业务数据。

然而，SATA标准协议在制定之初，并未充分考虑对SAS应用场景的支持，在SAS控制器并发访问多个SATA设备的应用场景下，SATA标准协议的传输层无法正确、高效的完成SAS标准中定义的数据交互过程，导致数据通信失败。

为了说明SATA标准传输层在支持SAS的STP应用场景时存在的问题，如图2所示，从传输层角度出发，以PIO写命令为例，描述一个SAS控制器并发访问两个SATA磁盘设备时传输层消息交互的典型场景。当两个SATA设备并发PIO写命令时：

H1.1:SAS控制器请求向SATA设备#1写入数据，发送PIO写命令，传输层发送Host-Device Register FIS(Frame Information Structure，SATA传输层数据结构)；

H1.2:SAS控制器请求向SATA设备#2写入数据，发送PIO写命令，传输层发送Host-Device Register FIS；

D1.1：SATA设备#1就绪，准备接收来自SAS控制器的数据，传输层发送PIO SetupFIS；

D2.1：SATA设备#2就绪，准备接收来自SAS控制器的数据，传输层发送PIO SetupFIS；

H2.1：SAS控制器发送数据给SATA设备#1，传输层发送一帧Data FIS；

D1.2：SATA设备#1数据接收完毕，传输层发送D-H Register FIS，返回PIO写命令完成状态；

H2.2：SAS控制器发送数据给SATA设备#2，传输层发送一帧Data FIS；