CN101620514B - 硬盘存储系统及数据存储方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种硬盘存储系统及数据存储方法，该系统包括：固态硬盘，具有快速外设组件互联标准PCIE接口；切换单元，具有至少三个PCIE接口；其中第一PCIE接口连接第一控制单元，第二PCIE接口连接第二控制单元，第三PCIE接口通过所述固态硬盘的PCIE接口与所述固态硬盘连接。该方法包括：第一控制单元接收到数据存储请求时，通过PCIE接口向切换单元发送硬盘信息获取请求；接收所述切换单元发送的固态硬盘的硬盘信息；根据所述固态硬盘的硬盘信息，通过所述切换单元向所述固态硬盘发送待存储的数据。本发明实施例通过采用具有PCIE接口的固态硬盘，实现了快速、可靠的数据存储。

Description

硬盘存储系统及数据存储方法 

技术领域

本发明涉及通信技术领域，特别涉及一种硬盘存储系统及数据存储方法。 

背景技术

随着科学技术的飞速发展与计算机技术的普遍应用，互联网上信息的迅速增加以及电子商务的发展，企业信息系统日益占据着企业竞争优势的主体地位。数据的海量增长，使得企业比以往任何时候都更加依赖于数据。为了更好、更快的存储这些海量数据，硬盘存储系统就应运而生。 

图1为现有技术中硬盘存储系统的系统框图。如图1所示，现有的硬盘存储系统中，每个硬盘都具有两个端口，两个端口分别连接到两个控制单元上，如果任何一个硬盘通路故障，则控制单元都可以通过镜像通道绕道另一个控制单元以访问该硬盘。例如，硬盘0具有0和1两个通道，0通道连接控制单元0，1通道连接控制单元1，如果0通道故障，则控制单元0还可以绕道控制单元1通过硬盘0的1通道进行访问。 

在实现本发明过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题：普通的硬盘由于采用磁碟型结构，因此，具有存储速度不高，安全性低等缺点。 

发明内容

本发明实施例提供了一种硬盘存储系统及数据存储方法，以解决现有的普通硬盘存储速度不高及安全性地的问题，实现快速、可靠的数据存储。 

本发明实施例提供了一种硬盘存储系统，包括：固态硬盘、切换单元、第一控制单元和第二控制单元， 

所述固态硬盘具有快速外设组件互联标准接口； 

所述切换单元具有至少三个快速外设组件互联标准接口，为PCIE Switch或者MR-IOV PCIE Switch；其中，第一快速外设组件互联标准接口连接所述第一控制单元，第二快速外设组件互联标准接口连接所述第二控制单元，第三快速外设组件互联标准接口通过所述固态硬盘的快速外设组件互联标准接口与所述固态硬盘连接； 

所述第一控制单元和所述第二控制单元通过镜像通道相互连接，用于分别通过所述第一快速外设组件互联标准接口和所述第二快速外设组件互联标准接口接收所述固态硬盘的硬盘信息，并根据所述硬盘信息向所述固态硬盘 存储数据或者从所述固态硬盘读取数据。 

本发明实施例提供了一种数据存储方法，包括： 

第一控制单元接收到数据存储请求时，通过快速外设组件互联标准接口向PCIE Switch或者MR-IOV PCIE Switch发送硬盘信息获取请求； 

接收所述PCIE Switch或者MR-IOV PCIE Switch发送的固态硬盘的硬盘信息； 

根据所述固态硬盘的硬盘信息，通过所述PCIE Switch或者MR-IOV PCIESwitch向所述固态硬盘发送待存储的数据； 

所述第一控制单元接收到数据存储请求时，通过快速外设组件互联标准接口向PCIE Switch或者MR-IOV PCIE Switch发送硬盘信息获取请求，包括：第一控制单元接收到数据存储请求时，通过PCIE Switch或者MR-IOV PCIE Switch的第一快速外设组件互联标准接口向所述PCIE Switch或者MR-IOV PCIE Switch发送硬盘信息获取请求；所述第一控制单元从所述第一快速外设组件互联标准接口接收到表示所述硬盘信息获取请求发送失败的响应时，通过镜像通道向第二控制单元发送所述硬盘信息获取请求；所述第二控制单元通过所述PCIE Switch或者MR-IOV PCIE Switch的第二快速外设组件互联标准接口向所述PCIE Switch或者MR-IOV PCIE Switch发送所述硬盘信息获取请求； 

所述接收所述PCIE Switch或者MR-IOV PCIE Switch发送的固态硬盘的硬盘信息，包括：所述第一控制单元通过镜像通道从所述第二控制单元接收硬盘信息，所述硬盘信息为所述第二控制单元通过所述第二快速外设组件互联标准接口从所述PCIE Switch或者MR-IOV PCIE Switch接收的固态硬盘的硬盘信息； 

所述根据所述固态硬盘的硬盘信息，通过所述PCIE Switch或者MR-IOVPCIE Switch向所述固态硬盘发送待存储的数据，包括：所述第一控制单元通过镜像通道向所述第二控制单元发送待存储的数据；所述第二控制单元通过所述第二快速外设组件互联标准接口向所述PCIE Switch或者MR-IOV PCIE Switch发送所述待存储的数据；所述PCIE Switch或者MR-IOV PCIE Switch通过第三快速外设组件互联标准接口向所述固态硬盘发送所述待存储的数据。 

本发明实施例通过提供一种硬盘存储系统及数据存储方法，采用具有快速外设组件互联标准接口的固态硬盘，实现了快速、可靠的数据存储。 

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。 

图1为现有技术中硬盘存储系统的系统框图； 

图2为本发明硬盘存储系统第一实施例的系统框图； 

图3为本发明硬盘存储系统第二实施例的系统框图； 

图4为本发明硬盘存储系统第三实施例的系统框图； 

图5为本发明数据存储方法第一实施例的流程图； 

图6为本发明数据存储方法第二实施例的流程图。 

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施方式，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。 

图2为本发明硬盘存储系统第一实施例的系统框图。如图2所示，本发明实施例提供的硬盘存储系统，包括：固态硬盘21、切换单元22、第一控制单元23和第二控制单元24。其中，固态硬盘21具有快速外设组件互联标准(Peripheral Component Interconnection Express；以下简称：PCIE)接口；切换单元22具有至少三个PCIE接口；其中，第一PCIE接口连接第一控制单元23，第二PCIE接口连接第二控制单元24，第三PCIE接口通过固态硬盘21的PCIE接口与固态硬盘21连接。 

在本发明实施例中，切换单元22可以为具有PCIE功能的交换机(PCIESwitch)，也可以为具有多功能I/O虚拟化(Multi-Root I/O Virtualization；以下简称：MR-IOV)功能的PCIE Switch。第一控制单元23和第二控制单元24通过镜像通道相互连接。第一控制单元23可以通过PCIE Switch或者MR-IOV PCIE Switch的第一PCIE接口获取固态硬盘21的硬盘信息，例如，硬盘容量、硬盘机箱号和硬盘槽位号等，并进一步向固态硬盘21存储数据或者从固态硬盘21读取数据；同样，第二控制单元24可以通过PCIE Switch或者MR-IOV PCIE Switch的第二PCIE接口获取固态硬盘21的硬盘信息，并进一步向固态硬盘21存储数据或者从固态硬盘21读取数据。 

本发明实施例通过提供一种硬盘存储系统，采用具有PCIE接口的切换单元连接控制单元与固态硬盘，实现了快速、可靠的数据存储。 

在上述本发明第一实施例的基础上，切换单元22的第一PCIE接口可以为具有透明(Transparent；以下简称：T)功能的接口；切换单元22的第二PCIE接口可以为具有非透明(Non-Transparent；以下简称：NT)功能的接口，即切换单元22可以为PCIE Switch。在这种情况下，由于第二PCIE接口为具有NT功能的接口，因此，第二控制单元24无法直接通过第二PCIE接口获取固态硬盘21的硬盘信息，此时，第二控制单元24通过镜像通道向第一控制单元23发送请求，请求第一控制单元23代为获取固态硬盘21的硬盘 信息，当第一控制单元23通过第一PCIE接口获取到固态硬盘21的硬盘信息后，将获得的硬盘信息发送到第二控制单元24，以便于第二控制单元24进一步通过第一控制单元23向固态硬盘21存储数据或者从固态硬盘21读取数据。 

当第一控制单元23无法获得固态硬盘21的硬盘信息时，即第一控制单元23访问固态硬盘21失败，则第一控制单元23通过镜像通道向第二控制单元24发送访问失败消息，第二控制单元24接收到该访问失败消息后，对切换单元22即PCIE Switch进行故障转移(Failover)操作，将PCIE Switch的第一PCIE接口和第二PCIE接口的功能互换，也就是，使得第一PCIE接口成为具有NT功能的接口，第二PCIE接口成为具有T功能的接口。此时，第一控制单元23无法直接通过第一PCIE接口获取固态硬盘21的硬盘信息，因此，通过镜像通道向第二控制单元24发送请求，请求第二控制单元24代为获取固态硬盘21的硬盘信息，当第二控制单元24通过第二PCIE接口获取到固态硬盘21的硬盘信息后，将获得的硬盘信息发送到第一控制单元23，以便于第一控制单元23进一步通过第二控制单元24向固态硬盘21存储数据或者从固态硬盘21读取数据。 

本发明实施例通过提供一种硬盘存储系统，采用具有PCIE接口的PCIESwitch连接控制单元与固态硬盘，实现了快速、可靠的数据存储。 

在上述本发明第一实施例的基础上，切换单元22的第一PCIE接口和第二PCIE接口可以均为具有T功能的接口，即切换单元22可以为MR-IOV PCIESwitch。在这种情况下，第一控制单元23和第二控制单元24可以分别通过第一PCIE接口和第二PCIE接口获取固态硬盘21的硬盘信息，当第一控制单元23和第二控制单元24均获取到硬盘信息时，通过镜像通道对所获取到的硬盘机箱号和硬盘槽位号进行匹配，若第一控制单元23和第二控制单元24所获取到的硬盘机箱号和硬盘槽位号均一致，则认为所访问的为同一固态硬盘21。 

当某个控制单元，例如第一控制单元23，无法获得固态硬盘21的硬盘信息时，即第一控制单元23访问固态硬盘21失败，则第一控制单元23通过镜像通道向第二控制单元24发送请求，请求第二控制单元24代为获取固态硬盘21的硬盘信息，当第二控制单元24通过第二PCIE接口获取到固态硬盘21的硬盘信息后，将获得的硬盘信息发送到第一控制单元23，以便于第一控制单元23进一步通过第二控制单元24向固态硬盘21存储数据或者从固态硬盘21读取数据。 

本发明实施例通过提供一种硬盘存储系统，采用具有PCIE接口的MR-IOVPCIE Switch连接控制单元与固态硬盘，实现了快速、可靠的数据存储。 

图3为本发明硬盘存储系统第二实施例的系统框图。如图3所示，在上述技术方案的基础上，切换单元22可以集成于固态硬盘21中，并且固态硬盘21还包括第一虚拟单元31和第二虚拟单元32，切换单元22的第三PCIE接口通过固态硬盘21的PCIE接口与第一虚拟单元31连接，切换单元22的第四PCIE接口通过固态硬盘21的PCIE接口与第二虚拟单元32连接。 

在本发明实施例中，第一虚拟单元31和第二虚拟单元32分别具有各自独立的PCIE空间信息，但是属于同一个固态硬盘21，即具有相同的硬盘信息。因此，当第一控制单元23和第二控制单元24分别获取到第一虚拟单元31和第二虚拟单元32的硬盘信息时，通过镜像通道对所获取到的硬盘机箱号和硬盘槽位号进行匹配，若第一控制单元23和第二控制单元24所获取到的硬盘机箱号和硬盘槽位号均一致，则认为所访问的为同一固态硬盘21。 

当某个控制单元，例如第一控制单元23，无法获得固态硬盘21的硬盘信息时，即第一控制单元23访问固态硬盘21失败，则第一控制单元23通过镜像通道向第二控制单元24发送请求，请求第二控制单元24代为获取固态硬盘21的硬盘信息，当第二控制单元24通过第三PCIE接口获取到固态硬盘21的硬盘信息后，将获得的硬盘信息发送到第一控制单元23，以便于第一控 制单元23进一步通过第二控制单元24向固态硬盘21存储数据或者从固态硬盘21读取数据。 

本发明实施例通过提供一种固态硬盘存储系统，采用具有PCIE接口的切换单元连接控制单元与固态硬盘中的虚拟单元，实现了快速、可靠的数据存储。 

图4为本发明硬盘存储系统第三实施例的系统框图。如图4所示，在上述技术方案的基础上，切换单元22可以通过用于进行控制信号通信的带外通道分别与第一控制单元23和第二控制单元24连接。 

在本发明实施例中，当某个控制单元，例如第二控制单元24，访问固态硬盘21失败时，则可以通过带外通道进行确认，即第二控制单元24通过带外通道向切换单元22发送控制信号，若无法接收到切换单元22通过带外通道返回的信息，则证明固态硬盘21进行了热拔，即在系统不断电的情况下，固态硬盘21中断了与切换单元22的连接；同样，当第二控制单元24获取到固态硬盘21的硬盘信息，即第二控制单元24访问固态硬盘21成功时，为了避免误判，可以通过带外通道进行确认，即第二控制单元24通过带外通道向切换单元22发送控制信号，若接收到切换单元22铜鼓带外通道返回的信息，则证明固态硬盘21进了热插，即系统不断电的情况下，固态硬盘21与切换单元22进行了连接。 

本发明实施例通过提供一种硬盘存储系统，采用具有PCIE接口的切换单元连接控制单元与固态硬盘，并且利用带外通道连接切换单元与控制单元，实现了快速、可靠的数据存储。 

图5为本发明数据存储方法第一实施例的流程图。如图5所示，本发明实施例提供的数据存储方法，包括： 

步骤501、第一控制单元接收到数据存储请求时，通过PCIE接口向切换单元发送硬盘信息获取请求； 

步骤502、接收切换单元发送的固态硬盘的硬盘信息； 

步骤503、根据固态硬盘的硬盘信息，通过切换单元向该固态硬盘发送待存储的数据。 

在本发明实施例中，上述步骤的执行主体为第一控制单元。当第一控制单元接收到数据存储请求时，可以通过PCIE接口向切换单元发送硬盘信息获取请求，当接收到切换单元发送的固态硬盘的硬盘信息时，如硬盘容量、硬盘机箱号和硬盘槽位号等，表明访问固态硬盘成功，接着通过切换单元将待存储的数据发送到固态硬盘。在本发明实施例中，切换单元可以为PCIESwitch，也可以为具有MR-IOV功能的PCIE Switch。 

本发明实施例通过提供一种数据存储方法，采用具有PCIE接口的切换单元连接控制单元与固态硬盘，实现了快速、可靠的数据存储。 

图6为本发明数据存储方法第二实施例的流程图。如图6所示，在上述方法第一实施例的基础上，步骤501可以包括： 

步骤601、第一控制单元接收到数据存储请求时，通过切换单元的第一PCIE接口向该切换单元发送硬盘信息获取请求； 

步骤602、第一控制单元从第一PCIE接口接收到表示硬盘信息获取请求发送失败的响应时，通过镜像通道向第二控制单元发送硬盘信息获取请求； 

步骤603、第二控制单元通过切换单元的第二PCIE接口向该切换单元发送硬盘信息获取请求。 

在本发明实施例中，切换单元可以为PCIE Switch，也可以为MR-IOV PCIESwitch。第一控制单元接收到数据存储请求时，首先可以通过切换单元的第一PCIE接口向该切换单元发送硬盘信息获取请求，并通过第一PCIE接口从切换单元接收固态硬盘的硬盘信息，然后通过第一PCIE接口向切换单元发送待存储的数据，切换单元通过第三PCIE接口向固态硬盘发送该待存储的数据。或者，在切换单元集成在固态硬盘中的情况下，第一控制单元接收到数据存储请求时，首先可以通过固态硬盘中的切换单元的第一PCIE接口向该切换单元发送硬盘信息获取请求，并通过第一PCIE接口从切换单元接收固态硬 盘中的第一虚拟单元的硬盘信息，然后通过第一PCIE接口向切换单元发送待存储的数据，切换单元通过该切换单元的第三PCIE接口向固态硬盘中的第一虚拟单元发送待存储的数据。 

当第一控制单元从第一PCIE接口接收到表示硬盘信息获取请求发送失败的响应时，通过镜像通道向第二控制单元发送硬盘信息获取请求，然后通过切换单元的第二PCIE接口向该切换单元发送硬盘信息获取请求。或者，在切换单元集成在固态硬盘中的情况下，当第一控制单元从第一PCIE接口接收到表示硬盘信息获取请求发送失败的响应时，通过镜像通道向第二控制单元发送硬盘信息获取请求，第二控制单元通过固态硬盘中的切换单元的第二PCIE接口向该切换单元发送硬盘信息获取请求。 

进一步地，步骤502可以包括： 

步骤604、第一控制单元通过镜像通道从第二控制单元接收硬盘信息，该硬盘信息为第二控制单元通过第二PCIE接口从切换单元接收的固态硬盘的硬盘信息。 

或者，在切换单元集成在固态硬盘中的情况下，该硬盘信息为第二控制单元通过第二PCIE接口从切换单元接收的固态硬盘中的第二虚拟单元的硬盘信息。 

更进一步地，步骤503可以包括： 

步骤605、第一控制单元通过镜像通道向第二控制单元发送待存储的数据； 

步骤606、第二控制单元通过第二PCIE接口向切换单元发送待存储的数据； 

步骤607、切换单元通过第三PCIE接口向固态硬盘发送该待存储的数据。 

或者，在切换单元集成在固态硬盘中的情况下，切换单元通过该切换单元的第四PCIE接口向固态硬盘中的第二虚拟单元发送该待存储的数据。 

本发明实施例通过提供一种数据存储方法，采用具有PCIE接口的PCIE Switch或MR-IOV PCIE Switch连接控制单元与固态硬盘，实现了快速、可靠的数据存储。 

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可借助软件加必需的硬件平台的方式来实现，当然也可以全部通过硬件来实施，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案对背景技术做出贡献的全部或者部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。 

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其进行限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而这些修改或者等同替换亦不能使修改后的技术方案脱离本发明技术方案的精神和范围。 

Claims (6)

1.一种硬盘存储系统，其特征在于，包括：固态硬盘、切换单元、第一控制单元和第二控制单元，

所述固态硬盘具有快速外设组件互联标准接口；

所述切换单元具有至少三个快速外设组件互联标准接口，为PCIE Switch或者MR-IOV PCIE Switch；其中，第一快速外设组件互联标准接口连接所述第一控制单元，第二快速外设组件互联标准接口连接所述第二控制单元，第三快速外设组件互联标准接口通过所述固态硬盘的快速外设组件互联标准接口与所述固态硬盘连接；

所述第一控制单元和所述第二控制单元通过镜像通道相互连接，用于分别通过所述第一快速外设组件互联标准接口和所述第二快速外设组件互联标准接口接收所述固态硬盘的硬盘信息，并根据所述硬盘信息向所述固态硬盘存储数据或者从所述固态硬盘读取数据。

2.根据权利要求1所述的硬盘存储系统，其特征在于，当所述切换单元为PCIE Switch时，

所述切换单元的第一快速外设组件互联标准接口为具有透明功能的接口；

所述切换单元的第二快速外设组件互联标准接口为具有非透明功能的接口。

3.根据权利要求1所述的硬盘存储系统，其特征在于，当所述切换单元为MR-IOV PCIE Switch时，

所述切换单元的第一快速外设组件互联标准接口和第二快速外设组件互联标准接口均为具有透明功能的接口。

4.根据权利要求1所述的硬盘存储系统，其特征在于，所述固态硬盘包括第一虚拟单元和第二虚拟单元，所述切换单元的第三快速外设组件互联标准接口通过所述固态硬盘的快速外设组件互联标准接口与所述固态硬盘的第一虚拟单元连接，所述切换单元的第四快速外设组件互联标准接口通过所述固态硬盘的快速外设组件互联标准接口与所述固态硬盘的第二虚拟单元连接。

5.根据权利要求1至4中任一所述的硬盘存储系统，其特征在于，所述切换单元通过用于进行控制信号通信的带外通道分别与所述第一控制单元和所述第二控制单元连接。

6.一种数据存储方法，其特征在于，包括：

第一控制单元接收到数据存储请求时，通过快速外设组件互联标准接口向PCIE Switch或者MR-IOV PCIE Switch发送硬盘信息获取请求；

接收所述PCIE Switch或者MR-IOV PCIE Switch发送的固态硬盘的硬盘信息；

根据所述固态硬盘的硬盘信息，通过所述PCIE Switch或者MR-IOV PCIESwitch向所述固态硬盘发送待存储的数据；

所述第一控制单元接收到数据存储请求时，通过快速外设组件互联标准接口向PCIE Switch或者MR-IOV PCIE Switch发送硬盘信息获取请求，包括：

第一控制单元接收到数据存储请求时，通过PCIE Switch或者MR-IOVPCIE Switch的第一快速外设组件互联标准接口向所述PCIE Switch或者MR-IOV PCIE Switch发送硬盘信息获取请求；

所述第一控制单元从所述第一快速外设组件互联标准接口接收到表示所述硬盘信息获取请求发送失败的响应时，通过镜像通道向第二控制单元发送所述硬盘信息获取请求；

所述第二控制单元通过所述PCIE Switch或者MR-IOV PCIE Switch的第二快速外设组件互联标准接口向所述PCIE Switch或者MR-IOV PCIE Switch发送所述硬盘信息获取请求；

所述接收所述PCIE Switch或者MR-IOV PCIE Switch发送的固态硬盘的硬盘信息，包括：

所述第一控制单元通过镜像通道从所述第二控制单元接收硬盘信息，所述硬盘信息为所述第二控制单元通过所述第二快速外设组件互联标准接口从所述PCIE Switch或者MR-IOV PCIE Switch接收的固态硬盘的硬盘信息；

所述根据所述固态硬盘的硬盘信息，通过所述PCIE Switch或者MR-IOVPCIE Switch向所述固态硬盘发送待存储的数据，包括：

所述第一控制单元通过镜像通道向所述第二控制单元发送待存储的数据；

所述第二控制单元通过所述第二快速外设组件互联标准接口向所述PCIESwitch或者MR-IOV PCIE Switch发送所述待存储的数据；

所述PCIE Switch或者MR-IOV PCIE Switch通过第三快速外设组件互联标准接口向所述固态硬盘发送所述待存储的数据。

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