[发明专利]提供零争用并行数据堆栈的系统和方法

说明书

根据一个实施例，一种方法包含：对应用的控制通路线程分配目标端口，以访问存储于数据存储系统的存储装置中的数据；创建对应于目标端口的存储装置通路；运行数据通路线程，以访问存储于存储装置中的数据；以及运行控制通路线程，以处理管理工作请求，从而对包含目标端口、存储装置通路和存储装置的对象之一进行操作。配置控制通路线程，以将管理工作请求异步地发送到数据通路线程。配置数据通路线程，以完成管理工作请求并且将管理工作请求完成响应异步地发送到控制通路线程。

相关专利申请的交叉引用

本申请要求2016年4月13日提交的美国临时专利申请No.62/322,127的权益和优先权，在此通过引用整体并入该专利申请的公开内容。

技术领域

本公开一般地涉及数据存储系统，更具体地说，涉及用于提供在数据通路线程中消除争用的并行数据堆栈的系统和方法。

背景技术

数据存储系统对不同客户提供持久数据(persistent data)存储空间池。在小型计算机系统接口(SCSI)的语境中，发送输入/输出(I/O)请求的客户被称为启动程序(initiator)，而存储数据的数据存储装置被称为目标。启动程序和目标不仅可以应用于传统的并行SCSI，而且可以应用于光纤通道协议(FCP)、因特网SCSI(iSCSI)、HyperSCSI、高级技术附件(ATA)、串行ATA(SATA)、通过以太网的ATA(AoE)、InfiniBand以及其他任何存储网络协议。

目标能够向一个或多个启动程序尽可能多地提供I/O请求。处理从启动程序到目标的I/O流的数据存储系统的一组软件模块被称为I/O堆栈。I/O堆栈能够包含两个主要部件：数据通路，该数据通路向数据对象提供I/O处理以及从数据对象提供I/O处理；以及控制通路，该控制通路管理数据通路中的I/O处理所需的数据对象。控制通路管理的示例包含但并不局限于附加、删除和修改数据对象。

在数据存储系统的I/O堆栈中，控制通路中的控制操作能够修改数据通路使用的数据对象的状态或者内容。这可能导致争用并且引入同步原语，这样可能降低I/O性能并且影响数据存储系统的可缩放性(scalability)。通常，控制通路与数据通路之间的同步原语用于确保数据通路中正使用的数据对象不被控制通路修改。同步原语的使用要求执行I/O工作负荷的数据通路进程必须获取同步原语，因此，增加了对I/O处理的开销并且增加了争用的可能性。对数据对象本身并且还对数据对象的全局表(global list)要求同步原语。随着同步原语的范围的增大，运行于数据通路中的不同数据通路线程之间的争用的可能性也增大。

控制通路与数据通路之间的交互包含附加、删除和修改数据存储系统中的对象。数据通路通常比控制通路快。控制通路通常与数据通路必须访问的相同数据对象交互。因此，控制通路和数据通路可能对相同数据对象争用。控制通路和数据通路对数据对象的访问通常由同步机制保护。然而，同步机制可以增加延迟，包含争用和较长代码通路，导致性能和并行性降低。

在传统的存储目标实现中，诸如逻辑单元号(LUN)、连接和访问控制表(ACL)的数据对象由控制通路管理。控制通路的数据对象管理包含增加新对象、删除或者修改现有数据对象。通常利用诸如表、树或者阵列的数据结构维护这些数据对象。尽管这些存储管理对象由控制通路拥有和管理，但是数据通路仍必须引用这些对象。在这种情况下，控制通路和数据通路必须通过获取必需锁定来互相同步。

发明内容

根据一个实施例，一种方法包含：对应用的控制通路线程分配目标端口，以访问存储于数据存储系统的存储装置中的数据；创建对应于目标端口的存储装置通路；运行数据通路线程，以访问存储于存储装置中的数据；以及运行控制通路线程，以处理管理工作请求，从而对包含目标端口、存储装置通路和存储装置在内的对象之一进行操作。配置控制通路线程，以将管理工作请求异步地发送到数据通路线程。配置数据通路线程，以完成管理工作请求并且将管理工作请求完成响应异步地发送到控制通路线程。