[发明专利]储存装置控制器

说明书

技术领域

本发明是有关于计算机技术，且特别有关于远程直接存储器存取(remotedirect memory access，简称RDMA)。

背景技术

目前市面上作为网络储存目的端(Target)的储存用计算机(Storage PC)都采用服务器级的主机板与处理器。网络储存目的端(Target)本身执行I/O为主的作业(即读写数据等传输作业)，处理器所做的事情只有编/解网络储存的封包表头，并没有做复杂庞大的算术运算，用服务器级的处理器实在太浪费。

无论读取或写入数据至目的端时，同一笔数据需要在目的端的网络控制器、存储器与磁盘控制器间传输，如此一来数据重复在同一个总线上传送二次，也因此造成延迟(latency)。

图1显示传统利用(Internet SCSI，简称iSCSI，可以参照RFC 3720)协议的储存网络中的来源端100(Initiator)与目的端126(Target)，该二者通过因特网协议(Internet protocol，简称IP)的网络130连接。

图1所示为目前以IP为基础的网络储存系统架构，左侧为来源端100，即提出网络储存需求的一端，它通常是一台执行着一般操作系统(operatingsystem，简称OS，例如图1中的OS 103)的个人计算机(personal computer，简称PC)。因为来源端100需要去请求储存空间所以操作系统103内会有一层文件系统(File system)来主管各个储存空间并且对应到正确的文件格式，如EXT2/3NTFS..等，而储存空间则是由来源端iSCSI驱动程序104来挂载网络储存目的端，为了让iSCSI存取具备远程直接存储器存取(remote directmemory access，简称RDMA)能力，IETF(因特网工作小组)定义出针对RDMA的iSCSI延伸标准(iSCSI Extension to RDMA，简称iSER)使iSCSI与RDMA能协同运作，所以来源端100如果需要执行iSCSI又同时享有RDMA的服务就必须在操作系统内加入iSER驱动程序105与安装远程网络适配卡(remotenetwork interface card，简称RNIC)108A。

图1的右侧为目的端(Target)126，即提供网络储存服务的一端。而传统做法上，目的端(Target)126通常是一台储存用的PC或是独立磁盘的冗余数组的刀峰系统(redundant array of independent disk blade，简称RAIDBlade)，在硬件方面，本身具备磁盘控制芯片127接上储存装置128(例如多颗硬盘)做为储存空间用。控制芯片127则与主机板上的总线如协议控制数据(Protocol Control Information，简称PCI)总线107B相接。此外硬件部分有远程网络适配卡108B来与来源端100作RDMA传输用。而网络适配卡108B也会与主机板上的总线PCI总线107A相接。在软件部分，主存储器102B内有操作系统123、磁盘驱动器驱动程序124、储存管理程序125、iSCSI驱动程序113、逻辑容量管理(logical volume management简称LVM)程序、iSER驱动程序115、PCI驱动程序116与RNIC驱动程序。

在从储存装置128(例如硬盘)读取数据的过程中，控制芯片127驱动磁盘读写头，从储存装置128读取数据。经由DMA控制器(未图标)将数据经由主机板上的PCI总线107B传送到主机板上的存储器102B，再经由中央处理器(central processing unit，简称CPU)101B执行iSCSI管理程序125、iSCSI驱动程序113及iSER程序115以对上述数据进行网络储存协议的处理，如执行逻辑容量管理(logical volume management简称LVM)、iSCSI目的端包装与发出RDMA操作模块(RDMA Verb)的请求。CPU 101B接着会驱动网络卡108B的DMA控制器将网络储存协议处理后的数据再从主机板存储器102B经由PCI总线107B传送到网络卡，再传送至来源端100。

针对iSCSI目的端126的传输路径分析后可以得知：同一笔数据重复在同一个PCI总线107B上传送二次而造成严重的传输延迟。由于现今开发储存控制芯片、网络控制芯片的硬件厂商与开发储存软件的软件厂商这三者都是独立开发并提供给传统的PC平台上运作。上述各控制芯片在PCI总线中传输数据时需竞争总线的控制权。

传统技术的缺点为：