[发明专利]存储控制系统及其处理节点

说明书

技术领域

本发明涉及存储技术，具体涉及存储控制系统和存储控制系统中的处理节点。

背景技术

图1为现有的存储系统结构示意图。如图1所示，存储系统包括存储控制子系统和至少1个磁盘介质。其中，存储控制子系统根据接收自应用主机的数据请求，对相应的磁盘介质进行读写操作。其中，应用主机是应用服务器或者用户主机；磁盘介质用于存储数据。

存储控制子系统是存储操作的控制核心，具体包括至少1个主机通道适配器(HCA，Host Channel Adapter)，至少1个缓存(CACHE)和至少1个磁盘通道适配器(DCA，Disk Channel Adapter)。HCA、CACHE和DCA都是存储控制子系统中的处理节点。其中，HCA提供主机通道，耦合于应用主机，用以处理应用主机发起的数据请求；DCA提供磁盘通道，耦合于磁盘介质，用以执行对磁盘介质的读写操作；CACHE耦合于HCA与DCA之间，提供主机通道和磁盘通道之间的缓存通道。由于CACHE比磁盘介质具有更高的读写速度，通常采用CACHE来缓存待处理的数据，以提高存储控制子系统面向应用主机的响应速度。

对于读操作，当HCA接收到来自应用主机的读数据请求时，将接收到的读数据请求发送给相应的DCA，接收到读数据请求的DCA从与其相连的磁盘介质中读取数据并缓存到CACHE中，然后通知HCA。HCA从缓存数据的CACHE中获得要读取的数据并返回给发起读数据请求的应用主机。

具体而言，HCA从接收到的读数据请求中获取逻辑块地址(LBA，LogicBlock Address)，该LBA指示了所要读取的数据在磁盘介质中的具体位置，HCA根据自身保存的LBA与DCA之间的对应关系，将读数据请求发送给对应的DCA。现有的HCA与CACHE之间，CACHE与DCA之间都是星形连接，HCA与DCA之间不直接进行信息交互，而是通过设置于CACHE处的交换模块进行信息交互。因此，HCA通过CACHE将读数据请求发送给DCA。

然后，DCA根据接收到的读数据请求中的LBA从与其相连的磁盘介质中读取数据。此时，DCA请求用于管理各CACHE的CACHE管理单元(图1中未示出CACHE管理单元与其他设备的连接关系)为其分配缓存空间，按照所分配的缓存空间将读取的数据写入CACHE中，同时将分配的缓存空间地址通过设置于CACHE处的交换机通知给HCA。

最后，HCA根据接收的通知，从CACHE中对应的缓存空间中读取数据，并将读取的数据返回给发起读数据请求的应用主机。

对于写操作，当HCA接收到来自应用主机的写数据请求和待写数据时，将接收到的待写数据缓存在CACHE中，并将写数据请求发送给相应的DCA，接收到写数据请求的DCA从缓存数据的CACHE中读取待写数据，并写入与该DCA相连的磁盘介质中。

在HCA将接收的待写数据保存到CACHE时，也是请求CACHE管理单元为其分配缓存空间，将待写数据保存到分配的缓存空间中，根据写数据请求中的LBA对应的DCA，将写数据请求和分配的缓存空间地址通知给所确定的DCA，由该DCA从CACHE中相应的缓存空间中读取待写数据，根据写数据请求中的LBA确定对应的磁盘介质，将读取的待写数据写入所确定的磁盘介质中。HCA同样通过设置于CACHE处的交换模块将写请求发送给DCA。如果不需要缓存待处理数据，那么将图1中设置CACHE的地方替换为交换机，以实现HCA与DCA之间的信息交互。

根据以上所述可见，存储控制操作分为3个阶段，其一是与用户交互阶段，其二是缓存阶段，其三是与磁盘交互阶段。每个阶段由一个具有对应功能的处理节点负责。

图2为现有的HCA结构示意图。如图2所示，该HCA包括处理模块、和交换模块(SWITCH)，其中，处理模块完成上述HCA的基本功能，包括接收和处理来自应用主机的数据请求和数据，向CACHE管理单元请求缓存空间等。当处理模块接收到来自应用主机的写数据请求和待写数据时，通过SWITCH发送至CACHE；当处理模块接收到来自应用主机的读数据请求时，也是通过SWITCH发送至CACHE，将通过SWITCH接收的读取的数据返回给应用主机。SWITCH相当于交换机，负责信息转发。由于HCA与CACHE之间是星形连接，因此HCA中SWITCH上的端口数量与存储控制子系统中CACHE的数量有关，且不与DCA直接相连。