基于RAID控制器以实现计算性能提升的数据处理装置制造方法及图纸

本发明专利技术属于数据存储领域，具体涉及一种基于RAID控制器以实现计算性能提升的数据处理装置。所述数据处理装置包括：主机、RAID控制器、存储设备；其中，RAID控制器根据主机发送的数据存储访问指令，实现对存储设备的数据读取和写入操作，在访问操作过程中完成冗余校验数据计算和数据并行传输处理功能；所述方法能够实现独立的RAID控制功能，实现存储阵列的多介质并行访问和数据冗余保护功能。其主机数据传输采用专用接口单元进行处理和自动数据重组，提升数据传输能力。其各功能单元相互独立，适于硬件化实现。其各处理单元能够通过处理器调度，实现流水线处理，提升系统处理效率。提升系统处理效率。提升系统处理效率。

【技术实现步骤摘要】
基于RAID控制器以实现计算性能提升的数据处理装置


[0001]本专利技术属于数据存储领域，具体涉及一种基于RAID控制器以实现计算性能提升的数据处理装置。

技术介绍

[0002]独立冗余存储阵列(Redundant Array of Independent Disks，RAID)能够将多个物理硬盘组合成一个逻辑硬盘，通过并行访问多个硬盘提供比单个硬盘更高的存储性能。另一方面，存储阵列能够提供数据冗余保护，通过RAID结构对数据进行编码，产生冗余校验信息，和原始数据一起保存在存储阵列中，以便在故障发生后进行数据恢复。存储阵列中使用不同的RAID级别，主要包括RAID0、RAID1、RAID5和RAID6等。
[0003]RAID控制器是采用专用设计实现存储阵列功能的设备，可以解放阵列存储控制操作对服务器系统CPU和操作系统的资源占用。随着主机计算存储需求的不断提高以及固态硬盘(solid state disk，SSD)读写速度的持续提升，RAID控制器的计算能力直接影响整个存储系统的处理能力和处理效率，容易成为影响存储系统处理效率的瓶颈。因此，如何设计实现更为有效的存储阵列数据处理方法成为了目前需要解决的技术问题。

技术实现思路

[0004](一)要解决的技术问题
[0005]本专利技术要解决的技术问题是：如何提供一种用于存储阵列控制器的数据处理方法与装置。
[0006](二)技术方案
[0007]为解决上述技术问题，本专利技术提供一种基于RAID控制器以实现计算性能提升的数据处理装置，所述数据处理装置包括：主机、RAID控制器、存储设备；其中，主机为具有数据处理或计算能力的设备，其数据存储功能通过RAID控制器连接存储设备；RAID控制器包含处理器、主机传输接口、存储设备接口、存储器和RAID计算单元；存储器包括至少一个存储介质；
[0008]所述RAID控制器用于接收主机发起的数据访问指令并进行数据计算与处理，访问指令包括读取指令和写入指令；
[0009]如果访问指令是写入指令，所述数据处理装置的工作过程包括如下步骤：
[0010]步骤101：处理器调用主机传输接口将写入指令内容传输到存储器中，并进行指令解析，获得解析后的指令；
[0011]步骤102：处理器调用主机传输接口，根据解析后的指令内容将待写入的主机数据传输到已分配的存储器空间中；
[0012]步骤103：处理器完成RAID阵列数据空间的计算，确定RAID模式并配置RAID计算单元；
[0013]步骤104：RAID计算单元根据当前RAID模式配置，读取存储器中的主机数据；
[0014]步骤105：RAID计算单元对主机数据进行冗余校验数据的计算；
[0015]步骤106：RAID计算单元将冗余校验数据写入存储器中，在存储器中组合成全部存储阵列数据；
[0016]步骤107：处理器配置存储设备接口对全部存储阵列数据进行拆分，分别写入存储设备中的各存储介质中进行存储；
[0017]步骤108：处理器完成当前写入指令的处理；
[0018]如果访问指令是读出指令，所述数据处理装置的工作过程包括如下步骤：
[0019]步骤201：处理器调用主机传输接口将读取指令内容传输到存储器中，并进行指令解析，获得解析后的指令；
[0020]步骤202：处理器根据解析后的指令内容，得到对应的存储设备各存储介质中所需读取数据的位置；
[0021]步骤203：存储设备接口将存储介质中的数据分别读出到存储器空间中；
[0022]步骤204：处理器根据RAID阵列状态，判断下一步处理步骤，如果RAID阵列处于正常状态，则进入步骤208；当RAID阵列处于降级状态时，则进入步骤205；
[0023]步骤205：RAID计算单元读取存储器中已有的数据；
[0024]步骤206：RAID计算单元按照RAID算法进行计算，得到缺失数据；
[0025]步骤207：RAID计算单元将缺失数据写回存储器中，在存储器中组合成全部待读出数据；
[0026]步骤208：处理器按照读取指令要求，调用主机传输接口将所需数据传输到主机内存的对应位置；
[0027]步骤209：处理器完成当前指令处理。
[0028]其中，所述步骤204中，RAID阵列处于降级状态的情况包括：RAID 5模式下1个存储介质无法正常读取的情况。
[0029]其中，所述RAID控制器中各功能单元的功能相互独立，各单元在处理流程中采用流水线方式处理；对于主机发送多个访问指令的情况下，所述多个访问指令按时序分为指令1、指令2、指令3
……
；
[0030]其中，主机传输接口接收到指令1的指令，上报处理器完成指令解析，并根据指令内容将写入数据传输到控制器的存储空间中，而后启动RAID计算单元进行RAID计算，即所述步骤101、步骤102、步骤103；在所述步骤104、步骤105、步骤106的计算过程中，主机传输接口即可以接收指令2的指令，并进行所述步骤101、步骤102、步骤103的解析、传输处理操作；
[0031]在指令1的RAID冗余校验数据计算完成后，处理器启动存储设备的写入操作，即所述步骤107及步骤108；此时指令2对应的写入数据已经传输到存储空间中，从而启动指令2的RAID计算，即所述步骤104、步骤105、步骤106，而同时，主机传输接口也可以接受指令3的指令，并进行解析、传输处理操作，即所述步骤101、步骤102、步骤103；
[0032]由此，RAID控制器能够实现多条主机指令的同时处理，以提升控制器的整体处理效率。
[0033]其中，在实际应用中，数据在主机内存中的位置不一定是连续的，而是可能分散在内存不同位置；其中，步骤101所述的RAID控制器对应的指令按照链表的方式保存指令信
息；
[0034]主机在内存中按照程序功能执行的顺序，会生成多个存储访问的指令，以指令1为例；指令1地址中的内容为指令1描述符的首地址，指令1描述符包括指令1的参数信息、数据块列表地址以及数据块总数量m的信息；指令1参数信息包含指令类型、逻辑硬盘中的逻辑地址LBA以及数据长度信息；数据块列表中分别包含m个数据块的地址和长度。
[0035]其中，RAID控制器接收到指令1后，在步骤102中，处理器调用主机传输接口，首先按照指令格式将指令列表的全部指令内容传输到RAID控制器的存储器的存储空间中，而后根据指令内容完成主机内存传输与RAID控制器的存储器之间的数据传输；
[0036]主机传输接口使用直接内存存取方式来读取数据；当RAID控制器发送写指令时，主机传输接口根据指令类型判断将数据应从主机内存传输到RAID控制器的存储器，根据数据总长度在存储器中分配对应的存储空间；首先获取到数据块1的地址和长度，将对应位置的数据传输到存储器；传输完成后，自动读取数据块2的地址和长度，将对应位置的数据本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于RAID控制器以实现计算性能提升的数据处理装置，其特征在于，所述数据处理装置包括：主机、RAID控制器、存储设备；其中，主机为具有数据处理或计算能力的设备，其数据存储功能通过RAID控制器连接存储设备；RAID控制器包含处理器、主机传输接口、存储设备接口、存储器和RAID计算单元；存储器包括至少一个存储介质；所述RAID控制器用于接收主机发起的数据访问指令并进行数据计算与处理，访问指令包括读取指令和写入指令；如果访问指令是写入指令，所述数据处理装置的工作过程包括如下步骤：步骤101：处理器调用主机传输接口将写入指令内容传输到存储器中，并进行指令解析，获得解析后的指令；步骤102：处理器调用主机传输接口，根据解析后的指令内容将待写入的主机数据传输到已分配的存储器空间中；步骤103：处理器完成RAID阵列数据空间的计算，确定RAID模式并配置RAID计算单元；步骤104：RAID计算单元根据当前RAID模式配置，读取存储器中的主机数据；步骤105：RAID计算单元对主机数据进行冗余校验数据的计算；步骤106：RAID计算单元将冗余校验数据写入存储器中，在存储器中组合成全部存储阵列数据；步骤107：处理器配置存储设备接口对全部存储阵列数据进行拆分，分别写入存储设备中的各存储介质中进行存储；步骤108：处理器完成当前写入指令的处理；如果访问指令是读出指令，所述数据处理装置的工作过程包括如下步骤：步骤201：处理器调用主机传输接口将读取指令内容传输到存储器中，并进行指令解析，获得解析后的指令；步骤202：处理器根据解析后的指令内容，得到对应的存储设备各存储介质中所需读取数据的位置；步骤203：存储设备接口将存储介质中的数据分别读出到存储器空间中；步骤204：处理器根据RAID阵列状态，判断下一步处理步骤，如果RAID阵列处于正常状态，则进入步骤208；当RAID阵列处于降级状态时，则进入步骤205；步骤205：RAID计算单元读取存储器中已有的数据；步骤206：RAID计算单元按照RAID算法进行计算，得到缺失数据；步骤207：RAID计算单元将缺失数据写回存储器中，在存储器中组合成全部待读出数据；步骤208：处理器按照读取指令要求，调用主机传输接口将所需数据传输到主机内存的对应位置；步骤209：处理器完成当前指令处理。2.如权利要求1所述的基于RAID控制器以实现计算性能提升的数据处理装置，其特征在于，所述步骤204中，RAID阵列处于降级状态的情况包括：RAID 5模式下1个存储介质无法正常读取的情况。3.如权利要求1所述的基于RAID控制器以实现计算性能提升的数据处理装置，其特征在于，所述RAID控制器中各功能单元的功能相互独立，各单元在处理流程中采用流水线方
式处理；对于主机发送多个访问指令的情况下，所述多个访问指令按时序分为指令1、指令2、指令3
……
；其中，主机传输接口接收到指令1的指令，上报处理器完成指令解析，并根据指令内容将写入数据传输到控制器的存储空间中，而后启动RAID计算单元进行RAID计算，即所述步骤101、步骤102、步骤103；在所述步骤104、步骤105、步骤106的计算过程中，主机传输接口即可以接收指令2的指令，并进行所述步骤101、步骤102、步骤103的解析、传输处理操作；在指令1的RAID冗余校验数据计算完成后，处理器启动存储设备的写入操作，即所述步骤107及步骤108；此时指令2对应的写入数据已经传输到存储空间中，从而启动指令2的RAID计算，即所述步骤104、步骤105、步骤106，而同时，主机传输接口也可以接受指令3的指令，并进行解析、传输处理操作，即所述步骤101、步骤102、步骤103；由此，RAID控制器能够实现多条主机指令的同时处理，以提升控制器的整体处理效率。4.如权...

【专利技术属性】
技术研发人员：周津，仇旭东，何全，付彦淇，
申请(专利权)人：天津津航计算技术研究所，
类型：发明
国别省市：