實現(xiàn)硬件自動設(shè)備操作啟動器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明一般而言涉及數(shù)據(jù)處理領(lǐng)域，并且更具體而言涉及用于實現(xiàn)硬件自動設(shè)備操作啟動器的方法和控制器以及主題控制器電路駐留在其上的設(shè)計結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]存儲適配器被用來將主機計算機系統(tǒng)連接到諸如硬盤驅(qū)動器、固態(tài)驅(qū)動器、帶驅(qū)動器、緊湊盤驅(qū)動器等的外圍存儲I/O設(shè)備。目前各種高速系統(tǒng)互連被用來將主機計算機系統(tǒng)連接到存儲適配器并將存儲適配器連接到存儲I/o設(shè)備，各種高速系統(tǒng)互連諸如外圍部件互連快速(PCIe)、串行連接SCSI(SAS)、光纖通道和無限帶寬(InfiniBand)。
[0003]多年來，硬盤驅(qū)動器(HDD)或旋轉(zhuǎn)驅(qū)動器已是用于需要在線存取的計算機數(shù)據(jù)的持久存儲的占主導地位的存儲I/o設(shè)備。近來，固態(tài)驅(qū)動器(SSD)已經(jīng)變得更受歡迎，因為SSD通常能夠比HDD執(zhí)行更多的每秒I/O數(shù)(10PS)，即便SSD的最大數(shù)據(jù)速率并不總是比HDD尚ο
[0004]隨著更快和更高性能的固態(tài)設(shè)備(SSD)的出現(xiàn)，對于存儲子系統(tǒng)的性能要求已經(jīng)增加超過一個數(shù)量級。這對于命令吞吐量或者小操作尤其是如此。出現(xiàn)越來越多利用由SSD提供的極低的延時和極高的命令吞吐量的應(yīng)用，并且在許多情況下存儲子系統(tǒng)可能成為瓶頸。
[0005]在傳統(tǒng)的存儲子系統(tǒng)或RAID控制器中，請求從主機進入，并且在許多情況下，這種請求的取出被硬件自動化。固件詢問該請求并且確定要采取的動作進程。這個過程常常涉及開始異步硬件操作的序列中的第一個操作。當?shù)谝粋€操作完成后，固件重新評估該操作并且確定下一個動作進程。這一直進行到完成所請求的主機操作并且向主機發(fā)送響應(yīng)。
[0006]在更近來的高性能存儲子系統(tǒng)中，這些異步硬件操作中的許多操作可以被鏈式連接到一起，從而允許固件設(shè)置所有的硬件操作、開始該序列并且只處理以下的完成:整個鏈的成功完成或沿途某處的錯誤。
[0007]但是，傳統(tǒng)的實現(xiàn)方式和甚至更近來的高性能的實現(xiàn)方式都仍然達不到對于存儲子系統(tǒng)的增長的性能需求。甚至高性能設(shè)計也要求固件決定操作的進程至少兩次，在鏈的開端處和鏈的完成時，并且仍然要求固件詢問主機請求并建立硬件控制塊來執(zhí)行該操作。通常來說，僅喚醒固件就可能消耗高達30%的控制器處理器時間。
[0008]存在對用于實現(xiàn)硬件自動設(shè)備操作啟動器的有效方法和控制器的需求。
[0009]如在下面的描述和權(quán)利要求書中所使用的，術(shù)語“控制器”和“控制器電路”應(yīng)當被廣義地理解為包括輸入/輸出(10)適配器(Ι0Α)并且包括連接主機計算機系統(tǒng)的各種布置和外圍存儲I/O設(shè)備的10 RAID適配器，其中外圍存儲I/O設(shè)備包括硬盤驅(qū)動器、固態(tài)驅(qū)動器、帶驅(qū)動器、緊湊盤驅(qū)動器等。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明的主要方面是提供用于實現(xiàn)硬件自動設(shè)備操作啟動器的方法和控制器以及主題控制器電路駐留在其上的設(shè)計結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的其它重要方面是提供基本上無不利效果并且克服現(xiàn)有技術(shù)布置的許多缺點的這類方法、控制器和設(shè)計結(jié)構(gòu)。
[0011]簡而言之，提供了用于實現(xiàn)硬件自動設(shè)備操作啟動器的方法和控制器以及主題控制器電路駐留在其上的設(shè)計結(jié)構(gòu)?？刂破靼▋?nèi)聯(lián)硬件引擎，該內(nèi)聯(lián)硬件引擎接收主機命令并且評估所接收到的命令以用于在不涉及固件的情況下開始。內(nèi)聯(lián)硬件引擎建立執(zhí)行所接收到的命令的硬件命令塊的一個或多個鏈，并且開始執(zhí)行用于所接收到的命令的該一個或多個鏈。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的特征，硬件和固件之間的交互次數(shù)被減少至固件對于一次主機操作僅被涉及一次，從而通過存儲子系統(tǒng)提供比常規(guī)布置顯著更好的性能。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的特征，內(nèi)聯(lián)硬件引擎包括用于每個邏輯主機資源的寄存器，該寄存器允許自動執(zhí)行的命令對該主機資源被啟用和禁用。在用于主機資源的配置不允許自動執(zhí)行的操作的情況下，啟用設(shè)置允許固件按照該資源禁用或部分禁用自動執(zhí)行功能，該資源諸如正在高速緩存或者在進行錯誤處理的、需要邏輯塊地址(LBA)翻譯的資源。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的特征，內(nèi)聯(lián)硬件引擎包括用于每個邏輯主機資源的寄存器，該寄存器將每個主機資源直接鏈接到物理設(shè)備并且向該物理設(shè)備提供引擎路由信息。所生成的設(shè)備操作被指向在這些寄存器內(nèi)描述的物理設(shè)備。
[0015]根據(jù)本發(fā)明的特征，內(nèi)聯(lián)硬件引擎檢查進入的命令，以確保它們滿足自動執(zhí)行的操作的條件，該條件諸如沒有排序要求的簡單的讀或?qū)懙取?br>[0016]根據(jù)本發(fā)明的特征，錯誤和事件處理代碼捕捉這些自動執(zhí)行的操作的完成。這種代碼處理成功的完成并且簡單地啟動向主機發(fā)送好的響應(yīng)。
【附圖說明】
[0017]本發(fā)明連同以上及其它的目標和優(yōu)點可以從以下對附圖中示出的本發(fā)明的優(yōu)選實施例的詳細描述中得到最好的理解，其中:
[0018]圖1是示出根據(jù)優(yōu)選實施例、用于實現(xiàn)硬件自動設(shè)備操作啟動器的示例性系統(tǒng)的示意框圖；
[0019]圖2示出了根據(jù)優(yōu)選實施例、用于實現(xiàn)硬件自動設(shè)備操作啟動器的示例硬件操作；
[0020]圖3示出了根據(jù)優(yōu)選實施例、由硬件自動設(shè)備操作啟動器實現(xiàn)的示例自動創(chuàng)建的鏈；
[0021]圖4示出了根據(jù)優(yōu)選實施例實現(xiàn)的硬件命令塊的示例串的示例錯誤路徑；
[0022]圖5A和5B示出了根據(jù)優(yōu)選實施例的直接索引錯誤的處理的示例；
[0023]圖6A和6B示出了根據(jù)優(yōu)選實施例的固件(FW)事件和控制的示例；
[0024]圖7A和7B示出了根據(jù)優(yōu)選實施例的固件(FW)事件和控制的更多示例；
[0025]圖8示出了根據(jù)優(yōu)選實施例、由硬件自動設(shè)備操作啟動器實現(xiàn)的示例正常流程；
[0026]圖9示出了根據(jù)優(yōu)選實施例、用于由硬件自動設(shè)備操作啟動器實現(xiàn)的啟用和禁用事件隊列操作的示例;及
[0027]圖10是在半導體設(shè)計、制造和/或測試中使用的設(shè)計過程的流程圖。
【具體實施方式】
[0028]在以下對本發(fā)明的實施例的詳細描述中，對附圖進行參考，該附圖示出了本發(fā)明可以通過其來被實踐的示例實施例。應(yīng)當理解，在不背離本發(fā)明的范圍的情況下，可以使用其它實施例并且可以進行結(jié)構(gòu)的改變。
[0029]本文所使用的術(shù)語僅僅是為了描述特定的實施例，而非旨在作為本發(fā)明的限制。如本文所使用的，除非上下文明確地另外指出，否則單數(shù)形式“一”、“一個”和“該”旨在也包括復數(shù)形式。還將理解到，當在本說明書使用時，術(shù)語“包括”指定所述特征、整數(shù)、步驟、操作、元素和/或部件的存在，但是并不排除一個或多個其它特征、整數(shù)、步驟、操作、元素、部件和/或前述這些的組的存在或添加。
[0030]根據(jù)本發(fā)明的特征，提供了用于實現(xiàn)硬件自動設(shè)備操作啟動器的方法和控制器以及主題控制器電路駐留在其上的設(shè)計結(jié)構(gòu)。硬件和固件之間的交互次數(shù)被減少至固件對于一次主機操作僅被涉及一次。固件不需要查看主機請求，并且不需要建立或甚至查看任何硬件控制塊。與常規(guī)實現(xiàn)方式相比，這除去了固件需要被涉及的次數(shù)的至少50%并且除去了建立操作的整個負擔。這產(chǎn)生通過存儲子系統(tǒng)的顯著更好的性能并且啟用很好地適應(yīng)SSD的許多出現(xiàn)的工作負荷。
[0031]現(xiàn)在參考附圖，在圖1中，示出了根據(jù)優(yōu)選實施例、通常由標號100指示的輸入/輸出適配器(Ι0Α)或控制器?？刂破?00包括耦合到至少一個處理器聯(lián)合體104的半導體芯片102，其中處理器聯(lián)合體104包括一個或多個處理器或中央處理器單元(CPU)106?？刂破?00包括控制存儲(CS)108，諸如在CPU 106附近提供命令塊、工作隊列和事件隊列存儲的動態(tài)隨機存取存儲器(DRAM)?？刂破?00可以包括為例如由硬件執(zhí)行的命令塊設(shè)置和處理提供數(shù)據(jù)和臨時緩沖區(qū)的非易失性(NV)備份存儲器110和數(shù)據(jù)存儲(DS)112。控制器100可以包括非易失性隨機存取存儲器(NVRAM)114和閃存存儲器116。
[0032]根據(jù)本發(fā)明的特征，控制器100包括內(nèi)聯(lián)硬件引擎118，該內(nèi)聯(lián)硬件引擎118從主機系統(tǒng)134接收主機命令，并且評估所接收到的命令以用于在不涉及固件的情況下啟動。內(nèi)聯(lián)硬件引擎118建立執(zhí)行所接收到的命令的硬件命令塊的一個或多個串或鏈，并且開始執(zhí)行用于所接收到的命令的該一個或多個串。內(nèi)聯(lián)硬件引擎118包含或被連接到用于每個邏輯主機資源的寄存器119，該寄存器119允許自動執(zhí)行的命令對那個主機資源被啟用和禁用。內(nèi)聯(lián)硬件引擎118包含或被連接到用于每個邏輯主機資源的寄存器119，該寄存器119將每個主機資源直接鏈接到物理設(shè)備并且提供到達該物理設(shè)備的引擎路由信息。由內(nèi)聯(lián)硬件引擎118生成的設(shè)備操作被指向這些寄存器119內(nèi)所描述的物理設(shè)備。
[0033]根據(jù)本發(fā)明的特征，寄存器119與每個邏輯主機資源關(guān)聯(lián)。這些寄存器119包含啟用和禁用自動讀和自動寫的能力。這些寄存器119還可以包含啟用和禁用其它硬件卸載操作的能力。當自動執(zhí)行功能被啟用時，無需采取除打開啟用寄