支持多磁盘PIO命令并发的STP传输层实现方法技术

本发明专利技术提供了一种支持多磁盘PIO命令并发的STP传输层实现方法，当SAS控制器满足第一条件时，将所述SATA传输层状态机从HT_HostIdle状态迁移到HT_DMAOTrans2状态；以及，当SAS控制器满足第二条件时，将所述SATA传输层状态机从HT_ChkTyp状态迁移到所述HT_DMAITrans状态。本发明专利技术改进标准SATA传输层状态机的运转机制，解决磁盘PIO命令并发中的异常，提供对SAS控制器并发控制多SATA设备场景的正确支持，提升系统的吞吐率。

【技术实现步骤摘要】
支持多磁盘PIO命令并发的STP传输层实现方法
本专利技术属于磁盘连接
，特别涉及一种支持多磁盘PIO命令并发的STP传输层实现方法。
技术介绍
SATA(SerialATA)是一种高速串行总线，采用点对点的传输方式，内置数据/命令校验单元，纠错能力强，支持热插拔，具有管脚数量少、数据传输速率快、可靠性高、兼容性好等特性，目前被业界广泛用于存储设备和主机之间的主要I/O接口。SAS(串行连接SCSI)作为新一代SCSI技术，类似SATA技术同样采用串行接口以获得更高的传输速度。同时，SAS设计考虑向下兼容SATA技术，通过STP协议(SATA通道协议)实现SAS控制器和SATA设备之间的互联和数据传输。SAS协议标准中的STP协议规范定义了SAS系统和SATA设备通信技术细节，其中STP的传输层采用SATA标准协议定义的传输层实现为基础。典型的SAS数据存储拓扑结构中，SAS控制器通过一级或多级Expander(磁盘扩展器)扩展支持大规模磁盘的管理。SASExpander中通常集成了STP/SATA桥，完成SAS协议到SATA协议的转换，以兼容SATA磁盘设备连接。图1描述了SAS控制器和多个SATA设备互联时的主要组件。其中SAS控制器作为控制命令和数据读写命令的发起者，负责管理整个存储系统的拓扑结构，发出磁盘数据读写命令，接收设备响应；SASExpander用于扩展存储系统的拓扑结构，内部集成STP/SATA桥以兼容SATA设备连接；STP/SATA桥完成SAS标准中STP协议到SATA协议的转换，帮助SATA设备接入SAS系统；SATA磁盘存储设备，存储业务数据。然而，SATA标准协议在制定之初，并未充分考虑对SAS应用场景的支持，在SAS控制器并发访问多个SATA设备的应用场景下，SATA标准协议的传输层无法正确、高效的完成SAS标准中定义的数据交互过程，导致数据通信失败。为了说明SATA标准传输层在支持SAS的STP应用场景时存在的问题，如图2所示，从传输层角度出发，以PIO写命令为例，描述一个SAS控制器并发访问两个SATA磁盘设备时传输层消息交互的典型场景。当两个SATA设备并发PIO写命令时：H1.1:SAS控制器请求向SATA设备#1写入数据，发送PIO写命令，传输层发送Host-DeviceRegisterFIS(FrameInformationStructure，SATA传输层数据结构)；H1.2:SAS控制器请求向SATA设备#2写入数据，发送PIO写命令，传输层发送Host-DeviceRegisterFIS；D1.1：SATA设备#1就绪，准备接收来自SAS控制器的数据，传输层发送PIOSetupFIS；D2.1：SATA设备#2就绪，准备接收来自SAS控制器的数据，传输层发送PIOSetupFIS；H2.1：SAS控制器发送数据给SATA设备#1，传输层发送一帧DataFIS；D1.2：SATA设备#1数据接收完毕，传输层发送D-HRegisterFIS，返回PIO写命令完成状态；H2.2：SAS控制器发送数据给SATA设备#2，传输层发送一帧DataFIS；D2.2：SATA设备#2数据接收完毕，传输层发送D-HRegisterFIS，返回PIO写命令完成状态。容易看出，目前SATA标准传输层在支持多磁盘PIO命令并发的应用场景时存在缺陷。因为根据标准SATA传输层状态机的描述，控制器的传输层由HT_HostIdle状态进入HT_PIOOTrans2状态，实施PIO数据发送的前提条件是前一个接收到的FIS类型为PIOSetupFIS。然而，如图2所示两个SATA设备并发PIO写命令的典型场景，在步骤D1.2，SAS控制器收到SATA设备#1的D-HRegisterFIS后，开始步骤H2.2，即发送数据至SATA设备#2。此时状态机检测到前一个收到的FIS并非PIOSetupFIS，无法启动DataFIS的发送过程，导致状态机持续停留于HT_HostIdle状态，发生死循环。类似地，对于PIO读命令，标准SATA传输层状态机由HT_ChkTyp状态进入HT_PIOITrans1状态，实施PIO数据接收的前提条件是前一个接收到的FIS类型为PIOSetupFIS。然而，在多个SATA设备并发PIO读命令场景下，同样会导致状态机持续停留于HT_ChkTyp状态，发生死循环。除图2所描述的多磁盘场景下PIO写命令并发情况之外，在真实应用场景中，由于D-HRegisterFIS、H-DRegisterFIS、PIOSetupFIS、Rx方向DataFIS、Tx方向DataFIS的交织，导致SATA传输层实际存在多重缺陷。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有SATA标准协议传输层存在的缺陷，提出支持多磁盘PIO命令并发的STP传输层实现方法，完善SAS场景下多SATA磁盘并发访问的支持。本专利技术在第一方面提供了一种支持多磁盘PIO命令并发的STP传输层实现方法，包括：当SAS控制器满足第一条件时，将所述SATA传输层状态机从HT_HostIdle状态迁移到HT_DMAOTrans2状态；以及当SAS控制器满足第二条件时，将所述SATA传输层状态机从HT_ChkTyp状态迁移到所述HT_DMAITrans状态。优选地，所述第一条件进一步包括：在所述SATA传输层状态机的HT_HostIdle状态下，检测到应用层数据发送请求。优选地，所述将状态迁移到HT_DMAOTrans2状态之后，进一步包括：启动控制器内部DMA，发送DataFIS至SATA设备。优选地，方法还包括：在所述HT_DMAOTrans2状态下，当数据传输结束时，将状态机迁移到HT_DMAEnd状态，并检查SAS控制器DMA模块是否结束。优选地，所述第二条件进一步包括：在所述SATA传输层状态机的HT_ChkTyp状态下，接收到的FIS类型为DataFIS，且前一个接收到的FIS类型为PIOSetupFIS。优选地，在将状态机迁移到所述HT_DMAITrans状态之后，进一步包括：启动SAS控制器内部DMA模块，接收DataFIS到控制器内部存储单元。优选地，方法还包括：在HT_DMAITrans状态下，当数据传输结束；将所述状态机迁移到迁移到HT_DMAEnd状态，并检查SAS控制器DMA模块是否结束。相比于现有技术，本专利技术具有以下优点：本专利技术改进标准SATA传输层状态机的运转机制，解决PIO命令并发中的各类异常，提供对SAS控制器并发控制多SATA设备场景的正确支持，提升系统的吞吐率。本专利技术的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所指出的结构来实现和获得。<本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种支持多磁盘PIO命令并发的STP传输层实现方法，其特征在于，包括：/n当SAS控制器满足第一条件时，将所述SATA传输层状态机从HT_HostIdle状态迁移到HT_DMAOTrans2状态；以及/n当SAS控制器满足第二条件时，将所述SATA传输层状态机从HT_ChkTyp状态迁移到所述HT_DMAITrans状态。/n

【技术特征摘要】
1.一种支持多磁盘PIO命令并发的STP传输层实现方法，其特征在于，包括：
当SAS控制器满足第一条件时，将所述SATA传输层状态机从HT_HostIdle状态迁移到HT_DMAOTrans2状态；以及
当SAS控制器满足第二条件时，将所述SATA传输层状态机从HT_ChkTyp状态迁移到所述HT_DMAITrans状态。


2.根据权利要求1所述的多磁盘PIO命令并发的STP传输层实现方法，其特征在于，所述第一条件进一步包括：
在所述SATA传输层状态机的HT_HostIdle状态下，检测到应用层数据发送请求。


3.根据权利要求1或2所述的多磁盘PIO命令并发的STP传输层实现方法，其特征在于，所述将状态迁移到HT_DMAOTrans2状态之后，进一步包括：
启动控制器内部DMA，发送DataFIS至SATA设...

【专利技术属性】
技术研发人员：宫晓渊，张俊磊，徐娟，申正，
申请(专利权)人：无锡众星微系统技术有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32