用于数据存储系统的模块化交换架构技术方案

本文提供了一种用于数据存储系统的系统、方法、装置和软件。在一个例子中，提供了包括多个存储驱动器(311)的数据存储系统(100)，每个存储驱动器包括外围部件互连快速(PCIe)接口，并且数据存储系统(100)被配置为响应于存储操作而在关联的存储介质上存储数据并检索存储在关联的存储介质上的数据。数据存储系统包括一个或多个处理模块(130)，所述处理模块包括经由一个或多个PCIe交换机(121)组成的PCIe架构通信耦合到多个存储驱动器的一个或多个处理器(131)。所述处理器被配置为共享与PCIe架构关联的PCIe地址空间，从而将存储操作传送到处理器中管理多个存储驱动器中的一些存储驱动器的一些适当处理器。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请本申请要求以下申请的权益和优先权：于2014年6月23日提交的标题为“INTER-MODULEREDUNDANCYFORCOMPUTENODES”的美国临时专利申请62/015,927；于2014年6月23日提交的标题为“INTRA-MODULEREDUNDANCYFORCOMPUTENODES”的美国临时专利申请62/015,931；于2014年6月23日提交的标题为“IDENTIFICATIONOFSTORAGESLEDS”的美国临时专利申请62/015,936；于2014年6月23日提交的标题为“FRONTENDETHERNETLOADBALANCING”的美国临时专利申请62/015,939；于2014年6月23日提交的标题为“SSDINITIALIZATIONSPOOFING”的美国临时专利申请62/015,942；于2014年6月23日提交的标题为“CLUSTER-WIDEDEVICEVISIBILITY”的美国临时专利申请62/015,910；于2014年6月23日提交的标题为“TCPFAILOVERMAINTAININGCONNECTIONSTATE”的美国临时专利申请62/015,947；于2014年6月23日提交的标题为“CLUSTERINGOFSTORAGENODESOVERPCIE”的美国临时专利申请62/015,967；于2014年6月23日提交的标题为“LOGICALSTORAGEUNITPRESENTATIONOFSTORAGENODEOVERISCSI”的美国临时专利申请62/015,977；于2014年6月23日提交的标题为“NVMETARGETABSTRACTION/EMULATIONOVERAVIRTUALLUN”的美国临时专利申请62/015,990；以及于2014年6月27日提交的标题为“VLUNABSTRACTIONOVERPCIEPHYSICALINTERFACEASNVMETARGET”的美国临时专利申请62/018,090；这些申请整体上通过引用被结合于此。
技术介绍
计算机系统通常包括大容量存储系统(bulkstoragesystem)(诸如磁盘驱动器、光学存储设备、带式驱动器或固态存储驱动器之类)，以及其它存储系统。随着这些计算机系统中存储需求的增加，已经引入了联网存储系统，其在与最终用户计算机设备物理分离的存储环境中存储大量数据。这些联网存储系统通常经一个或多个网络接口为最终用户或其它外部系统提供对大容量数据存储的访问。除了数据的存储以外，远程计算系统还包括可以向最终用户提供远程计算资源的各种处理系统。这些联网存储系统和远程计算系统可以包括在高密度安装中，诸如机架安装环境。但是，随着联网存储系统和远程计算系统的密度增加，会遇到各种物理限制。这些限制包括基于底层存储技术的密度限制，诸如在旋转磁介质存储系统的大阵列的例子中。这些限制还可以包括基于对网络互连的各种物理空间需求以及对环境气候控制系统的大空间需求的计算密度限制。除了物理空间限制以外，这些大容量存储系统传统上还受限于每个主机中可以包括的设备的数量，这在期望更高容量、冗余和可靠性的存储环境中会是有问题的。这些缺点会随着联网的、云和企业环境中增长的数据存储和检索需求而特别明显。
技术实现思路
本文提供了用于数据存储系统的系统、方法、装置和软件。在一个例子中，提供了一种包括多个存储驱动器的数据存储系统，每个存储驱动器包括外围部件互连快速(PCIe)接口，并且所述存储驱动器被配置为响应于存储操作而在关联的存储介质上存储数据并检索存储在关联的存储介质上的数据。数据存储系统包括一个或多个处理模块，所述处理模块包括经由一个或多个PCIe交换机组成的PCIe架构通信耦合到多个存储驱动器的一个或多个处理器。所述处理器被配置为共享与PCIe架构关联的PCIe地址空间，从而将存储操作传送到处理器中管理多个存储驱动器中的一些存储驱动器的一些适当处理器。在另一个例子中，提供了一种操作数据存储系统的方法。该方法包括，在多个存储驱动器中，响应于经外围部件互连快速(PCIe)接口接收的存储操作而在关联的存储介质上存储数据和检索存储在关联的存储介质上的数据。该方法包括，在包括经由一个或多个PCIe交换机组成的PCIe架构通信耦合到多个存储驱动器的一个或多个处理器的一个或多个处理模块中，共享与PCIe架构关联的PCIe地址空间，从而将存储操作传送到处理器中管理多个存储驱动器中的一些存储驱动器的一些适当处理器。在另一个例子中，提供了模块化的数据存储系统。模块数据存储系统包括多个存储模块，每个存储模块包括多个固态驱动器并被配置为经交换外围部件互连快速(PCIe)架构进行通信。模块数据存储系统包括多个处理模块，每个处理模块包括被配置为经交换PCIe架构来管理多个存储模块的指定子集的存储操作的一个或多个处理器。模块数据存储系统包括多个网络接口，这些网络接口分别与一些处理模块关联并被配置为经交换PCIe架构与关联的一些处理模块通信。模块数据存储系统包括一个或多个PCIe交换机，所述PCIe交换机被配置为经多条PCIe链路建立交换PCIe架构，以便将存储模块互连到处理模块并将处理模块互连到网络接口。处理器被配置为共享与交换PCIe架构关联的PCIe地址空间，从而将接收的存储操作传送到处理器中管理多个存储驱动器中的一些存储驱动器的一些适当处理器。附图说明参考以下附图可以更好地理解本公开内容的许多方面。附图中的部件不一定是按比例的，而是重点在于清楚地示出本公开的原理。而且，在附图中，相同的标号贯穿若干视图表示对应的部分。虽然结合这些附图描述了若干实施例，但本公开不限于本文公开的实施例。相反，其意在覆盖所有替代、修改和等同物。图1是示出存储系统的系统图。图2是示出存储系统的框图。图3是示出存储模块的框图。图4是示出控制模块的框图。图5是示出处理模块的框图。图6是示出存储系统的系统图。图7是示出存储系统的系统图。图8是示出存储系统的系统图。图9A是示出存储系统的系统图。图9B是示出存储系统的系统图。图10是示出存储器分配表的图。图11是示出存储系统的系统图。图12是示出存储系统的系统图。图13是示出存储系统的系统图。图14A是示出存储系统的系统图。图14B是示出存储系统的系统图。图15是示出存储系统的操作的流程图。图16是示出存储系统的系统图。图17是示出存储系统的系统图。图18是示出控制处理器的框图。具体实施方式图1是示出存储系统100的系统图。存储系统100在图1中包括三种不同的模块类型，即，储存器滑轨(storagesled)110、互连模块120和处理模块130。虽然这个例子示出了许多储存器滑轨、2个互连模块和6个处理模块。但是可以包括任何数量的滑轨或模块，诸如48个储存器滑轨或64个储存器滑轨，连同不同数量的互连或处理模块。一些例子可以在两个或更多个模块之间分布每个互连模块120的功能。此外，还可以包括供电模块和关联的电力和控制分布链路，但为了清楚起见，在图1中被省略了。模块通常包括物理支撑结构以及包括电路系统、印刷电路板、半导体系统和结构元件的外壳。模块可插入机架安装风格的外壳并可从中移除。在一些例本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种数据存储系统，包括：多个存储驱动器，每个存储驱动器包括外围部件互连快速PCIe接口，并且被配置为响应于存储操作而在关联的存储介质上存储数据并检索存储在关联的存储介质上的数据；一个或多个处理模块，包括经由一个或多个PCIe交换机组成的PCIe架构通信耦合到多个存储驱动器的一个或多个处理器；处理器被配置为共享与PCIe架构关联的PCIe地址空间，从而将存储操作传送到处理器中管理多个存储驱动器中的一些存储驱动器的一些适当处理器。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.06.23 US 62/015,942;2014.06.23 US 62/015,947;1.一种数据存储系统，包括：多个存储驱动器，每个存储驱动器包括外围部件互连快速PCIe接口，并且被配置为响应于存储操作而在关联的存储介质上存储数据并检索存储在关联的存储介质上的数据；一个或多个处理模块，包括经由一个或多个PCIe交换机组成的PCIe架构通信耦合到多个存储驱动器的一个或多个处理器；处理器被配置为共享与PCIe架构关联的PCIe地址空间，从而将存储操作传送到处理器中管理多个存储驱动器中的一些存储驱动器的一些适当处理器。2.如权利要求1所述的数据存储系统，包括：第一处理器，被配置为接收第一存储操作并识别与第一存储操作关联的PCIe地址空间的部分；当PCIe地址空间的该部分与第二处理器关联时，第一处理器被配置为经PCIe架构传送第一存储操作以输送到第二处理器，从而利用指派给第二处理器的多个存储驱动器中的一些存储驱动器处理该存储操作。3.如权利要求1所述的数据存储系统，包括：前端数据平面，该前端数据平面在将处理器彼此通信耦合的至少第一PCIe交换机之间形成；及后端数据平面，该后端数据平面在将处理器通信耦合到多个存储驱动器的至少第二PCIe交换机之间形成。4.如权利要求1所述的数据存储系统，包括：统一数据平面，该统一数据平面在将处理器彼此通信耦合并将处理器通信耦合到多个存储驱动器的一个或多个PCIe交换机之间形成。5.如权利要求1所述的数据存储系统，包括：一个或多个处理器，经PCIe架构通信耦合到网络接口，所述网络接口被配置为经关联的网络链路接收存储操作并经PCIe架构将存储操作传送到所述一个或多个处理器。6.如权利要求5所述的数据存储系统，包括：网络接口中的每一个被配置为与不同的互联网协议IP地址关联，并且网络接口中的至少两个被配置为与第一互联网小型计算机系统接口iSCSI门户组关联；与第一网络接口关联并与第一iSCSI门户组关联的第一处理器被配置为，将经第一网络接口接收的数据分组识别为包括与由第二处理器管理的多个存储驱动器中的至少一个关联的存储操作，并且作为响应传送第一数据分组，以供具有与第一iSCSI门户组关联的第二网络接口的处理器处理；及第二处理器被配置为处理与所述数据分组关联的存储操作，就像第二网络接口已经接收到所述数据分组那样。7.如权利要求1所述的数据存储系统，包括：PCIe交换机中的至少一个被配置为经至少一条外部PCIe链路将数据存储系统的处理模块与另一个数据存储系统互连。8.如权利要求7所述的数据存储系统，包括：所述至少一条外部PCIe链路包括经串行附接小型计算机串行互连SAS连接器和布线运送的PCIe信令，以便将数据存储系统互连到另一数据存储系统。9.如权利要求1所述的数据存储系统，包括：处理器中的至少一个处理器被配置为经PCIe接口将关联的一个或多个存储驱动器作为至少一个NVM快速即NVMe虚拟逻辑单元号VLUN呈现，所述PCIe接口通信耦合所述至少一个处理器和在数据存储系统外部的计算系统；处理器中的至少一个处理器被配置为接收由计算系统经所述PCIe接口传送的NVMe存储事务并处理NVMe存储事务，从而在关联的一个或多个存储驱动器上存储数据。10.一种操作数据存储系统的方法，该方法包括：在多个存储驱动器中，响应于经外围部件互连快速PCIe接口接收的存储操作而在关联的存储介质上存储数据和检索存储在关联的存储介质上的数据；在包括经由一个或多个PCIe交换机组成的PCIe架构通信耦合到多个存储驱动器的一个或多个处理器的一个或多个处理模块中，共享与PCIe架构关联的PCIe地址空间，从而将存储操作传送到处理器中管理多个存储驱动器中的一些存储驱动器的一些适当处理器。11.如权利要求10所述的方法，还包括：在第一处理器中，接收第一存储操作并识别与第一存储操作关联的PCIe地址空间的部分；当PCIe地址空间的该部分与第二处理器关联时，在第一处理器中，传送第一存储操作，以便经PCI...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·布瑞克司顿，C·R·龙，J·S·卡纳塔，
申请(专利权)人：利奇德股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US