一種伺服器動態資源重構的sas傳輸性能加速方法
2023-12-11 17:14:47 1
一種伺服器動態資源重構的sas傳輸性能加速方法
【專利摘要】本發明提供一種伺服器動態資源重構的SAS傳輸性能加速方法，屬於計算機通信領域，本發明通過建立SAS動態傳輸重構單元，通過PCIE總線連接到CPU；將SAS動態傳輸重構單元通過LPC總線連接到主板上的南橋PCH晶片，伺服器運行過程中，SAS動態傳輸重構單元首先初始化為直連模式，同時啟動數據抓包處理，分析讀寫比例及數據的大小，並且將單位時間內的數據量做統計，根據獲取的當前SAS數據傳輸的統計規律，進行傳輸單元的自動重構，進行數據存儲自動條帶化，同時根據數據傳輸的時延情況，建立數據傳輸緩存空間，實現最優的SAS傳輸重構單元；調整優化驅動層的發包參數，達到最優的數據傳輸路徑。
【專利說明】一種伺服器動態資源重構的SAS傳輸性能加速方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及計算機通信領域，具體是利用一種伺服器動態資源重構的SAS傳輸性能加速方法，來解決當前在伺服器系統中，伺服器SAS擴展卡的數據傳輸性能逐漸成為系統性能的瓶頸的問題。
【背景技術】
[0002]當今的伺服器系統的性能要求越來越高，伺服器主板的輸入輸出數據的吞吐量越來越大，數據吞吐包含本地存儲數據的傳輸和對外網絡數據傳輸。伺服器主板設計有2-6根PCIE總線的插槽，用以擴展相應的存儲或網絡子卡；對於一個標配的伺服器系統，上述兩類子卡是必不可少的，伺服器的傳輸性能也主要體現在兩類子卡上，不斷的進行數據存儲與向外界提供運算數據，伺服器擴展卡的數據傳輸性能工作直接影響伺服器系統的性能，並逐漸成為系統性能的瓶頸。為了保證當前伺服器系統的工作高效及穩定性，實現伺服器系統資源重構的SAS傳輸性能加速，對於伺服器系統的存儲性能提升起著至關重要的作用。
[0003]當前對伺服器系統SAS數據傳輸高效性，逐漸成為影響伺服器性能的關鍵因素。當前存在的問題是伺服器系統通用化設計，硬體及驅動均考慮最廣泛的應用環境，隨著用戶數據環境的差異，對於數據的使用也產生了各種不同的需求，當需要減小CPU的寫入時間時，其要求的能夠提供足夠的緩存空間，實現數據到緩衝處理，即CPU不用考慮硬碟的速度，直接將數據寫入緩存，由緩存將數據轉存到硬碟，提升CPU的性能。當需要大數據塊存儲處理時，其要求的能夠提供足夠的數據1低時延傳輸能力，實現數據到硬碟的直連通道。當存儲數據為小單位數據塊時，其要求的能夠提供數據整合處理能力，實現數據的壓縮處理，提升效率。當前伺服器系統固定通用化設計，對於定製化的用戶環境難以發揮出性能優勢，甚至會導致系統應用的異常退出。由於該固定化的設計模式，針對特定的應用環境，系統的SAS數據運行性能出現較大的波動，影響系統的運行穩定性。無法實現伺服器系統的高性價比需求，系統沒有具體的優勢應用環境；隨著對伺服器系統高性能、低成本要求不斷增加，如何實現伺服器主板系統的高效、可靠、低成本SAS傳輸設計尤為重要，並成為決定伺服器性價比競爭的關鍵要素之一。
【發明內容】
[0004]針對當前伺服器系統實際運行過程中遇到的上述問題，結合動態資源重構等關鍵因素，通過深入分析，我們總結了一種伺服器動態資源重構的SAS傳輸性能加速方法。
[0005]本發明是以資源調度理論支撐點，具體是利用一種伺服器動態資源重構的SAS傳輸性能加速方法，來解決當前在伺服器系統中，伺服器SAS擴展卡的數據傳輸性能逐漸成為系統性能的瓶頸的問題。為了保證當前伺服器系統的工作高效及穩定性，實現伺服器系統資源重構的SAS傳輸性能加速，對於伺服器系統的存儲性能提升起著至關重要的作用。本方法保證了伺服器系統SAS傳輸高效運行，實現伺服器主板存儲系統的可靠性、安全性設計，對於伺服器系統的性能提升具有重要意義，具體
【發明內容】
可以分為如下幾個方面:①建立SAS動態傳輸重構單元，並通過PCIE總線連接到CPU，實現主數據通訊路徑。
[0006]②將SAS動態傳輸重構單元通過LPC總線連接到主板上的南橋PCH晶片，實現重構管理數據的通訊路徑。
[0007]③伺服器運行過程中，SAS動態傳輸重構單元首先初始化為直連模式，同時啟動數據抓包處理，分析讀寫比例及數據的大小，並且將單位時間內的數據量做統計，獲取當前SAS數據傳輸的統計規律。
[0008]④根據獲取的當前SAS數據傳輸的統計規律，進行傳輸單元的自動重構，進行數據存儲自動條帶化，同時根據數據傳輸的時延情況，建立數據傳輸緩存空間，實現最優的SAS傳輸重構單兀。
[0009]⑤根據具體的數據統計規律生成的SAS動態傳輸重構單元，通過上述的LPC總線向作業系統提供硬體配置信息，調整優化驅動層的發包參數，達到最優的數據傳輸路徑。
[0010]建立SAS動態傳輸重構單元，並通過PCIE總線連接到CPU，實現主數據通訊路徑。SAS動態傳輸重構單元採用具備PCIE硬核的FPGA實現，採用PCIE2.0 X8帶寬的總線與CPUPCIE控制器相連，當數據帶寬根據傳輸實際數據量的大小，當數據小於20G/s在單元重構過程中，自動降低帶寬為PCIE2.0 X4，實現重構單元低功耗。
[0011]將SAS動態傳輸重構單元通過LPC總線連接到主板上的南橋PCH晶片，實現重構管理數據的通訊路徑，為防止南橋PCH晶片LPC總線的其他傳輸數據的影響，此處LPC總線需要通過數據選擇開關連接到主板上的南橋PCH晶片，即SAS動態傳輸重構單元與南橋需要通訊時，由主動通訊發起端告知數據的選擇開關，來打開兩者之間的LPC總線通路。
[0012]伺服器運行過程中，SAS動態傳輸重構單元首先初始化為直連模式，即SAS數據不經任何處理直接傳輸到對應硬碟中；同時啟動數據抓包處理，將傳輸路徑上的每一個數據包，進行協議解碼分析，通過SAS數據包的格式分析，分析得出讀寫比例及數據的大小，並且將十分鐘內的數據量做統計，獲取單位時間內數據分布，進而獲取當前SAS數據傳輸的統計規律。
[0013]根據獲取的當前SAS數據傳輸的統計規律，進行傳輸單元的自動重構，進行數據存儲自動條帶化，即根據數據塊的大小，將數據分配到對應存儲介質的數據條帶上，即對於大於64MB的數據塊，採用128KB的數據介質條帶，對於大於32MB小於64MB的數據塊，採用64KB的數據介質條帶，對於小於32MB的數據塊，採用32KB的數據介質條帶，實現數據的條帶化分配；同時根據數據傳輸的時延情況，建立數據傳輸緩存空間，傳輸時延在20ns以上時，採用512MB的緩存空間，實現最優的SAS傳輸重構單元。
[0014]根據具體的數據統計規律生成的SAS動態傳輸重構單元，通過上述的LPC總線向作業系統提供硬體配置信息，調整優化驅動層的發包參數，包括數據包的大小、封裝形式，達到最優的數據傳輸路徑。LPC總線作為重構管理數據的通訊路徑，還可以實現從作業系統向SAS動態傳輸重構單元的主動參數設置，實現客制化的資源動態重構。
[0015]為了保證當前伺服器系統的工作高效及穩定性，實現伺服器系統資源重構的SAS傳輸性能加速，對於伺服器系統的存儲性能提升起著至關重要的作用。本方法保證了伺服器系統SAS傳輸高效運行，實現伺服器主板存儲系統的可靠性、安全性設計，對於伺服器系統的性能提升具有重要意義。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0016]附圖1是本發明的實施流程圖。
【具體實施方式】
[0017]下面對本發明的內容進行更加詳細的闡述:
①建立SAS動態傳輸重構單元，SAS動態傳輸重構單元採用具備PCIE硬核的FPGA實現，採用PCIE2.0 X8帶寬的總線與CPU PCIE控制器相連，實現主數據通訊路徑。
[0018]②將SAS動態傳輸重構單元通過LPC總線，經過數據選擇開關，連接到主板上的南橋PCH晶片，實現重構管理數據的通訊路徑。
[0019]③伺服器運行過程中，SAS動態傳輸重構單元首先初始化為直連模式，同時啟動數據抓包處理，分析讀寫比例及數據的大小，並且將單位時間內的數據量做統計，獲取當前SAS數據傳輸的統計規律。
[0020]④根據獲取的當前SAS數據傳輸的統計規律，進行傳輸單元的自動重構，進行數據存儲自動條帶化，同時根據數據傳輸的時延情況，建立數據傳輸緩存空間，實現最優的SAS傳輸重構單兀。
[0021]⑤根據具體的數據統計規律生成的SAS動態傳輸重構單元，通過上述的LPC總線向作業系統提供硬體配置信息，調整優化驅動層的發包參數，達到最優的數據傳輸路徑。
[0022]經過上面詳細的實施，我們可以很方便的實現伺服器SAS存儲系統無故障運行，不僅達到了可靠性要求，而且實現SAS傳輸自適應要求，實現伺服器SAS系統的可靠性、穩定性，實現高性價比系統擴展。
【權利要求】
1.一種伺服器動態資源重構的SAS傳輸性能加速方法,其特徵在於分為如下幾個方面: ①建立SAS動態傳輸重構單元，並通過PCIE總線連接到CPU，實現主數據通訊路徑； ②將SAS動態傳輸重構單元通過LPC總線連接到主板上的南橋PCH晶片，實現重構管理數據的通訊路徑； ③伺服器運行過程中，SAS動態傳輸重構單元首先初始化為直連模式，同時啟動數據抓包處理，分析讀寫比例及數據的大小，並且將單位時間內的數據量做統計，獲取當前SAS數據傳輸的統計規律； ④根據獲取的當前SAS數據傳輸的統計規律，進行傳輸單元的自動重構，進行數據存儲自動條帶化，同時根據數據傳輸的時延情況，建立數據傳輸緩存空間，實現最優的SAS傳輸重構單元； ⑤根據具體的數據統計規律生成的SAS動態傳輸重構單元，通過上述的LPC總線向作業系統提供硬體配置信息，調整優化驅動層的發包參數，達到最優的數據傳輸路徑。
2.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於建立SAS動態傳輸重構單元，並通過PCIE總線連接到CPU，實現主數據通訊路徑；SAS動態傳輸重構單元採用具備PCIE硬核的FPGA實現，採用PCIE2.0 X8帶寬的總線與CPU PCIE控制器相連，當數據帶寬根據傳輸實際數據量的大小，當數據小於20G/s在單元重構過程中，自動降低帶寬為PCIE2.0X4，實現重構單元低功耗。
3.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於將SAS動態傳輸重構單元通過LPC總線連接到主板上的南橋PCH晶片，實現重構管理數據的通訊路徑，為防止南橋PCH晶片LPC總線的其他傳輸數據的影響，此處LPC總線需要通過數據選擇開關連接到主板上的南橋PCH晶片，即SAS動態傳輸重構單元與南橋需要通訊時，由主動通訊發起端告知數據的選擇開關，來打開兩者之間的LPC總線通路。
4.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於伺服器運行過程中，SAS動態傳輸重構單元首先初始化為直連模式，即SAS數據不經任何處理直接傳輸到對應硬碟中；同時啟動數據抓包處理，將傳輸路徑上的每一個數據包，進行協議解碼分析，通過SAS數據包的格式分析，分析得出讀寫比例及數據的大小，並且將十分鐘內的數據量做統計，獲取單位時間內數據分布，進而獲取當前SAS數據傳輸的統計規律。
5.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於根據獲取的當前SAS數據傳輸的統計規律，進行傳輸單元的自動重構，進行數據存儲自動條帶化，即根據數據塊的大小，將數據分配到對應存儲介質的數據條帶上，即對於大於64MB的數據塊，採用128KB的數據介質條帶，對於大於32MB小於64MB的數據塊，採用64KB的數據介質條帶，對於小於32MB的數據塊，採用32KB的數據介質條帶，實現數據的條帶化分配；同時根據數據傳輸的時延情況，建立數據傳輸緩存空間，傳輸時延在20ns以上時，採用512MB的緩存空間，實現最優的SAS傳輸重構單元。
6.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於根據具體的數據統計規律生成的SAS動態傳輸重構單元，通過上述的LPC總線向作業系統提供硬體配置信息，調整優化驅動層的發包參數，包括數據包的大小、封裝形式，達到最優的數據傳輸路徑；LPC總線作為重構管理數據的通訊路徑，還可以實現從作業系統向SAS動態傳輸重構單元的主動參數設置，實現 客制化的資源動態重構。
【文檔編號】H04L12/861GK104202259SQ201410496606
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年9月25日 優先權日:2014年9月25日
【發明者】劉濤 申請人:浪潮電子信息產業股份有限公司