本發(fā)明涉及存儲(chǔ)，特別涉及一種固態(tài)硬盤控制器、固態(tài)硬盤及存儲(chǔ)系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、raid（redundant?array?of?independent?disks，獨(dú)立磁盤冗余陣列）能夠?qū)⒍鄩K獨(dú)立的物理磁盤按特定方式組合起來形成一個(gè)邏輯存儲(chǔ)單元，以提高存儲(chǔ)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)讀寫速度，并增強(qiáng)數(shù)據(jù)冗余以提升容錯(cuò)能力。

2、目前，主機(jī)設(shè)備實(shí)現(xiàn)raid功能的方案可以劃分為純軟件raid和硬件輔助型軟件raid這兩種。純軟件raid利用主機(jī)設(shè)備的操作系統(tǒng)或第三方軟件實(shí)現(xiàn)raid功能，無需額外硬件設(shè)備，具備低成本優(yōu)勢(shì)；但純軟件raid直接運(yùn)行在操作系統(tǒng)層面，由主機(jī)cpu（中央處理器）完成raid相關(guān)的計(jì)算任務(wù)，如奇偶校驗(yàn)的計(jì)算，這種方式會(huì)占用一定的主機(jī)系統(tǒng)資源，在高負(fù)載或i/o（輸入/輸出）密集型應(yīng)用中，會(huì)嚴(yán)重影響主機(jī)系統(tǒng)其他業(yè)務(wù)的執(zhí)行效率。而硬件輔助型軟件raid利用專用硬件設(shè)備來加速執(zhí)行復(fù)雜的計(jì)算密集型任務(wù)，并利用軟件執(zhí)行raid相關(guān)的管理和配置任務(wù)，如raid級(jí)別配置、數(shù)據(jù)條帶管理、數(shù)據(jù)重構(gòu)、熱備和數(shù)據(jù)遷移等，這種方式通過硬件加速能夠顯著減輕主機(jī)cpu的負(fù)擔(dān)，提高存儲(chǔ)性能，但需要額外設(shè)置硬件設(shè)備，成本更高。

3、因此，如何能夠在不設(shè)置額外的專用硬件設(shè)備的情況下實(shí)現(xiàn)主機(jī)設(shè)備的raid功能，減輕主機(jī)cpu的負(fù)擔(dān)，實(shí)現(xiàn)高性能與低成本的平衡，是現(xiàn)今急需解決的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是提供一種固態(tài)硬盤控制器、固態(tài)硬盤及存儲(chǔ)系統(tǒng)，以在不設(shè)置額外的專用硬件設(shè)備的情況下實(shí)現(xiàn)主機(jī)設(shè)備的raid功能，減輕主機(jī)cpu的負(fù)擔(dān)，實(shí)現(xiàn)高性能與低成本的平衡。

2、為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種固態(tài)硬盤控制器，包括：

3、與主機(jī)設(shè)備通信連接的通信端點(diǎn)單元，用于根據(jù)所述主機(jī)設(shè)備發(fā)送的控制指令，確定目標(biāo)工作模式；若所述目標(biāo)工作模式為異或加速器模式，則調(diào)用異或計(jì)算引擎，處理所述主機(jī)設(shè)備下發(fā)的直連磁盤管理運(yùn)算任務(wù)；其中，所述目標(biāo)工作模式為任一預(yù)設(shè)工作模式，所述預(yù)設(shè)工作模式包括硬盤控制器模式和所述異或加速器模式；所述直連磁盤管理運(yùn)算任務(wù)包括所述主機(jī)設(shè)備連接的磁盤設(shè)備對(duì)應(yīng)的奇偶校驗(yàn)運(yùn)算任務(wù)；

4、異或計(jì)算引擎，用于根據(jù)所述通信端點(diǎn)單元的控制，對(duì)所述直連磁盤管理運(yùn)算任務(wù)進(jìn)行運(yùn)算處理。

5、在另一方面，該固態(tài)硬盤控制器還包括：處理器、糾錯(cuò)引擎、緩存器和閃存控制器；

6、所述通信端點(diǎn)單元還用于在所述目標(biāo)工作模式為所述硬盤控制器模式時(shí)，調(diào)用所述異或計(jì)算引擎、所述處理器、所述糾錯(cuò)引擎、所述緩存器、所述閃存控制器，控制所述閃存控制器連接的閃存，為所述主機(jī)設(shè)備提供硬盤存儲(chǔ)服務(wù)。

7、在另一方面，所述通信端點(diǎn)單元還用于在所述目標(biāo)工作模式為所述異或加速器模式時(shí)，將所述處理器、所述糾錯(cuò)引擎、所述緩存器、所述閃存控制器設(shè)置為休眠狀態(tài)。

8、在另一方面，所述硬盤存儲(chǔ)服務(wù)包括與所述主機(jī)設(shè)備通信的協(xié)議處理功能、存儲(chǔ)數(shù)據(jù)管理功能、錯(cuò)誤數(shù)據(jù)校正功能、磨損均衡功能、垃圾回收功能及系統(tǒng)監(jiān)控功能；

9、其中，所述協(xié)議處理功能用于實(shí)現(xiàn)與主機(jī)設(shè)備通信的通信協(xié)議定義的標(biāo)準(zhǔn)功能；

10、所述存儲(chǔ)數(shù)據(jù)管理功能用于管理所述閃存中的數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的寫入操作和讀取操作；

11、所述錯(cuò)誤數(shù)據(jù)校正功能用于檢測(cè)所述閃存中的數(shù)據(jù)中錯(cuò)誤數(shù)據(jù)，并對(duì)所述錯(cuò)誤數(shù)據(jù)進(jìn)行修正；

12、所述磨損均衡功能用于利用磨損均衡算法，對(duì)向所述閃存中寫入數(shù)據(jù)的寫入操作進(jìn)行均衡分配；

13、所述垃圾回收功能用于清理所述閃存中的無效數(shù)據(jù)塊；

14、所述系統(tǒng)監(jiān)控功能用于監(jiān)測(cè)所述固態(tài)硬盤控制器所在的固態(tài)硬盤的性能指標(biāo)和健康狀況，并根據(jù)所述性能指標(biāo)和所述健康狀況進(jìn)行故障預(yù)測(cè)，得到故障預(yù)測(cè)報(bào)告。

15、在另一方面，所述通信端點(diǎn)單元與所述主機(jī)設(shè)備通過外圍組件快速互連總線連接，并采用非易失性存儲(chǔ)器標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議進(jìn)行通信。

16、在另一方面，所述通信端點(diǎn)單元還用于通過單根輸入/輸出虛擬化技術(shù)，為所述主機(jī)設(shè)備提供硬盤控制器功能和異或加速器功能。

17、在另一方面，所述異或計(jì)算引擎包括至少兩個(gè)運(yùn)算單元；所述運(yùn)算單元用于并行處理所述直連磁盤管理運(yùn)算任務(wù)對(duì)應(yīng)的異或運(yùn)算。

18、在另一方面，所述預(yù)設(shè)工作模式還包括多功能形態(tài)并發(fā)模式；

19、所述通信端點(diǎn)單元還用于在所述目標(biāo)工作模式為所述多功能形態(tài)并發(fā)模式時(shí)，分時(shí)復(fù)用所述異或計(jì)算引擎，為所述主機(jī)設(shè)備提供硬盤存儲(chǔ)服務(wù)并處理所述直連磁盤管理運(yùn)算任務(wù)。

20、本發(fā)明還提供了一種固態(tài)硬盤，包括：

21、如上述所述的固態(tài)硬盤控制器和與所述固態(tài)硬盤控制器連接的閃存。

22、此外，本發(fā)明還提供了一種存儲(chǔ)系統(tǒng)，包括：主機(jī)設(shè)備、磁盤設(shè)備和如上述所述的固態(tài)硬盤；

23、其中，所述主機(jī)設(shè)備分別與所述磁盤設(shè)備和所述固態(tài)硬盤通信連接。

24、本發(fā)明所提供的一種固態(tài)硬盤控制器，包括：與主機(jī)設(shè)備通信連接的通信端點(diǎn)單元，用于根據(jù)主機(jī)設(shè)備發(fā)送的控制指令，確定目標(biāo)工作模式；若目標(biāo)工作模式為異或加速器模式，則調(diào)用異或計(jì)算引擎，處理主機(jī)設(shè)備下發(fā)的直連磁盤管理運(yùn)算任務(wù)；其中，目標(biāo)工作模式為任一預(yù)設(shè)工作模式，預(yù)設(shè)工作模式包括硬盤控制器模式和異或加速器模式；直連磁盤管理運(yùn)算任務(wù)包括主機(jī)設(shè)備連接的磁盤設(shè)備對(duì)應(yīng)的奇偶校驗(yàn)運(yùn)算任務(wù)；異或計(jì)算引擎，用于根據(jù)通信端點(diǎn)單元的控制，對(duì)直連磁盤管理運(yùn)算任務(wù)進(jìn)行運(yùn)算處理。

25、可見，本發(fā)明中固態(tài)硬盤控制器支持硬盤控制器模式和異或加速器模式這兩種工作模式，能夠在異或加速器模式下調(diào)用固態(tài)硬盤控制器內(nèi)部的異或計(jì)算引擎，處理主機(jī)設(shè)備管理磁盤設(shè)備的奇偶校驗(yàn)運(yùn)算任務(wù)，以利用主機(jī)設(shè)備連接的固態(tài)硬盤中的固態(tài)硬盤控制器實(shí)現(xiàn)主機(jī)設(shè)備的raid功能的硬件加速，減輕主機(jī)cpu的負(fù)擔(dān)，不需額外設(shè)置專用硬件設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了高性能與低成本的平衡。此外，本發(fā)明還提供了一種固態(tài)硬盤和存儲(chǔ)系統(tǒng)，同樣具有上述有益效果。

技術(shù)特征：

1.一種固態(tài)硬盤控制器，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固態(tài)硬盤控制器，其特征在于，還包括：處理器、糾錯(cuò)引擎、緩存器和閃存控制器；

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的固態(tài)硬盤控制器，其特征在于，所述通信端點(diǎn)單元還用于在所述目標(biāo)工作模式為所述異或加速器模式時(shí)，將所述處理器、所述糾錯(cuò)引擎、所述緩存器、所述閃存控制器設(shè)置為休眠狀態(tài)。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的固態(tài)硬盤控制器，其特征在于，所述硬盤存儲(chǔ)服務(wù)包括與所述主機(jī)設(shè)備通信的協(xié)議處理功能、存儲(chǔ)數(shù)據(jù)管理功能、錯(cuò)誤數(shù)據(jù)校正功能、磨損均衡功能、垃圾回收功能及系統(tǒng)監(jiān)控功能；

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固態(tài)硬盤控制器，其特征在于，所述通信端點(diǎn)單元與所述主機(jī)設(shè)備通過外圍組件快速互連總線連接，并采用非易失性存儲(chǔ)器標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議進(jìn)行通信。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的固態(tài)硬盤控制器，其特征在于，所述通信端點(diǎn)單元還用于通過單根輸入/輸出虛擬化技術(shù)，為所述主機(jī)設(shè)備提供硬盤控制器功能和異或加速器功能。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固態(tài)硬盤控制器，其特征在于，所述異或計(jì)算引擎包括至少兩個(gè)運(yùn)算單元；所述運(yùn)算單元用于并行處理所述直連磁盤管理運(yùn)算任務(wù)對(duì)應(yīng)的異或運(yùn)算。

8.根據(jù)權(quán)利要求1至7任一項(xiàng)所述固態(tài)硬盤控制器，其特征在于，所述預(yù)設(shè)工作模式還包括多功能形態(tài)并發(fā)模式；

9.一種固態(tài)硬盤，其特征在于，包括：

10.一種存儲(chǔ)系統(tǒng)，其特征在于，包括：主機(jī)設(shè)備、磁盤設(shè)備和如權(quán)利要求9所述的固態(tài)硬盤；

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種固態(tài)硬盤控制器、固態(tài)硬盤及存儲(chǔ)系統(tǒng)，涉及存儲(chǔ)技術(shù)領(lǐng)域，該固態(tài)硬盤控制器包括：通信端點(diǎn)單元，用于根據(jù)主機(jī)設(shè)備發(fā)送的控制指令，確定目標(biāo)工作模式；若目標(biāo)工作模式為異或加速器模式，則調(diào)用異或計(jì)算引擎，處理主機(jī)設(shè)備下發(fā)的直連磁盤管理運(yùn)算任務(wù)；其中，直連磁盤管理運(yùn)算任務(wù)包括主機(jī)設(shè)備連接的磁盤設(shè)備對(duì)應(yīng)的奇偶校驗(yàn)運(yùn)算任務(wù)；異或計(jì)算引擎，用于根據(jù)通信端點(diǎn)單元的控制，對(duì)直連磁盤管理運(yùn)算任務(wù)進(jìn)行運(yùn)算處理；本發(fā)明利用主機(jī)設(shè)備連接的固態(tài)硬盤中的固態(tài)硬盤控制器實(shí)現(xiàn)主機(jī)設(shè)備的RAID功能的硬件加速，減輕主機(jī)CPU的負(fù)擔(dān)，不需額外設(shè)置專用硬件設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了高性能與低成本的平衡。

技術(shù)研發(fā)人員：宮曉淵,鐘戟,康佳,馬艷,王磊,楊孟博
受保護(hù)的技術(shù)使用者：山東云海國(guó)創(chuàng)云計(jì)算裝備產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新中心有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9