CN107643881A - 一种大容量可扩展全闪存阵列控制节点的方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种大容量可扩展全闪存阵列控制节点的方法及系统，包括，构建控制器核心部分：将ARM处理器与HBA控制芯片通过PCIE总线互连，将ARM处理器与PCIE switch芯片通过PCIE总线互连；通过所述的ARM处理器接收HBA控制芯片传递的数据及处理请求，对数据的存取进行处理；所述的HBA控制芯片通过FC总线接口连接高速连接器，接收外部数据及处理请求，对接收的数据进行处理，以减轻ARM处理器的处理负载，之后将数据及处理请求通过PCIE总线传递给ARM处理器。本发明具有更高的数据吞吐速率，具有更低的功耗和更高的性价比，控制节点上预留了NVMe扩展接口用于后续进行NVMe磁盘的扩展；应用在融合架构平台产品中能够与现有的产品节点优势组合,有效的提升了产品竞争力。
Description
技术领域
本发明涉及计算机数据处理技术领域，具体地说是一种大容量可扩展全闪存阵列控制节点的方法及系统。
背景技术
传统的磁盘阵列基于普通HDD硬盘，在数据存取带宽上有所限制，随着各种数据爆炸性的增长，海量数据存取的时间越来越长，逐渐无法满足数据快速存取的需求。而基于X86处理器的全闪存磁盘阵列，在性能提升的同时也带来昂贵的成本，且闪存阵列无法按需进行扩展。
发明内容
本发明的技术任务是提供一种大容量可扩展全闪存阵列控制节点的方法及系统。
本发明的技术任务是按以下方式实现的：
一种大容量可扩展全闪存阵列控制节点的方法，包括，
构建控制器核心部分：将ARM处理器与HBA控制芯片通过PCIE总线互连，将ARM处理器与PCIE switch芯片通过PCIE总线互连；
通过所述的ARM处理器接收HBA控制芯片传递的数据及处理请求，对数据的存取进行处理；
所述的HBA控制芯片通过FC总线接口连接高速连接器，接收外部数据及处理请求，对接收的数据进行处理，以减轻ARM处理器的处理负载，之后将数据及处理请求通过PCIE总线传递给ARM处理器。
所述的通过所述的ARM处理器接收HBA控制芯片传递的数据及处理请求，对数据的存取进行处理，包括，将接收到的数据存入NVMe SSD阵列或者从NVMe SSD阵列中读取数据并输出。
所述的NVMe SSD阵列通过PCIE Switch芯片挂载到ARM处理器下，用于存储数据，装载控制节点OS。
所述的PCIE Switch芯片与预留的NVMe扩展接口通过PCIE连接，用于NVMe扩展使用，通过NVMe扩展接口连接外部闪存阵列，达到NVMe闪存阵列按需扩展的目的。
所述的ARM处理器通过DDR4内存总线直接与板载DRAM颗粒相连，板载DRAM颗粒作为数据传输的高速缓存，具备数据校验功能。
所述的高速连接器是控制节点对外的物理接口，是背板连接器或标准的对外接口。
一种大容量可扩展全闪存阵列控制节点的系统，包括，HBA控制芯片、ARM处理器、PCIE Switch芯片、高速连接器、NVMe扩展接口以及NVMe SSD阵列；
所述的ARM处理器通过PCIE总线与HBA控制芯片连接，所述的HBA控制芯片通过FC总线接口连接高速连接器；
所述的ARM处理器通过PCIE总线与PCIE switch芯片连接，所述的PCIE switch芯片通过PCIE总线与NVMe SSD阵列连接，所述的PCIE switch芯片通过PCIE与NVMe扩展接口连接；
所述的ARM处理器通过DDR4内存总线直接与板载DRAM颗粒相连。
所述的ARM处理器负责接收HBA控制芯片传递的数据及处理请求，对数据的存取进行处理；
所述的HBA控制芯片负责接收外部数据及处理请求，对接收的数据进行处理，之后将数据及处理请求通过PCIE总线传递给ARM处理器；
所述的PCIE Switch芯片用于NVMe扩展使用，通过NVMe扩展接口连接外部闪存阵列，达到NVMe闪存阵列按需扩展的目的。
所述的板载DRAM颗粒作为数据传输的高速缓存，具备数据校验功能；
所述的高速连接器是控制节点对外的物理接口，是背板连接器或标准的对外接口；
所述的NVMe SSD阵列用于存储数据，装载控制节点OS；
所述的NVMe扩展接口用于NVMe扩展使用，通过NVMe扩展接口连接外部闪存阵列，达到NVMe闪存阵列按需扩展的目的。
所述的HBA控制芯片选用Qlogic QLE2562 HBA控制芯片；
所述的ARM处理器选用APM X-Gene 883408B处理器；
所述的PCIE Switch芯片选用Broadcom的9797 PCIE switch芯片；
所述的高速连接器选用Molex Airmax系列中背板高速连接器或SFP+连接器；
所述的NVMe扩展接口选用Molex Airmax系列中背板高速连接器或SFP+连接器。
本发明的一种大容量可扩展全闪存阵列控制节点的方法及系统和现有技术相比，具有更高的数据吞吐速率，相比基于X86处理器的控制器具有更低的功耗和更高的性价比，控制节点上预留了NVMe扩展接口用于后续进行NVMe磁盘的扩展；应用在融合架构平台产品中能够与现有的产品节点优势组合,有效的提升了产品竞争力。
附图说明
附图1为一种大容量可扩展全闪存阵列控制节点的系统框图。
具体实施方式
实施例1：
构建系统：
一种大容量可扩展全闪存阵列控制节点的系统，包括，HBA控制芯片、ARM处理器、PCIESwitch芯片、高速连接器、NVMe扩展接口以及NVMe SSD阵列；
所述的ARM处理器通过PCIE总线与HBA控制芯片连接，所述的HBA控制芯片通过FC总线接口连接高速连接器；
所述的ARM处理器通过PCIE总线与PCIE switch芯片连接，所述的PCIE switch芯片通过PCIE总线与NVMe SSD阵列连接，所述的PCIE switch芯片通过PCIE与NVMe扩展接口连接；
所述的ARM处理器通过DDR4内存总线直接与板载DRAM颗粒相连。
所述的ARM处理器负责接收HBA控制芯片传递的数据及处理请求，对数据的存取进行处理；
所述的HBA控制芯片负责接收外部数据及处理请求，对接收的数据进行处理，之后将数据及处理请求通过PCIE总线传递给ARM处理器；
所述的PCIE Switch芯片用于NVMe扩展使用，通过NVMe扩展接口连接外部闪存阵列，达到NVMe闪存阵列按需扩展的目的。
所述的板载DRAM颗粒作为数据传输的高速缓存，具备数据校验功能；
所述的高速连接器是控制节点对外的物理接口，是背板连接器或标准的对外接口；
所述的NVMe SSD阵列用于存储数据，装载控制节点OS；
所述的NVMe扩展接口用于NVMe扩展使用，通过NVMe扩展接口连接外部闪存阵列，达到NVMe闪存阵列按需扩展的目的。
所述的HBA控制芯片选用Qlogic QLE2562 HBA控制芯片；
所述的ARM处理器选用APM X-Gene 883408B处理器；
所述的PCIE Switch芯片选用Broadcom的9797 PCIE switch芯片；
所述的高速连接器选用Molex Airmax系列中背板高速连接器或SFP+连接器；
所述的NVMe扩展接口选用Molex Airmax系列中背板高速连接器或SFP+连接器。
一种大容量可扩展全闪存阵列控制节点的方法，包括，
构建控制器核心部分：将ARM处理器与HBA控制芯片通过PCIE总线互连，将ARM处理器与PCIE switch芯片通过PCIE总线互连；
通过所述的ARM处理器接收HBA控制芯片传递的数据及处理请求，对数据的存取进行处理；
所述的HBA控制芯片通过FC总线接口连接高速连接器，接收外部数据及处理请求，对接收的数据进行处理，以减轻ARM处理器的处理负载，之后将数据及处理请求通过PCIE总线传递给ARM处理器。
所述的通过所述的ARM处理器接收HBA控制芯片传递的数据及处理请求，对数据的存取进行处理，包括，将接收到的数据存入NVMe SSD阵列或者从NVMe SSD阵列中读取数据并输出。
所述的NVMe SSD阵列通过PCIE Switch芯片挂载到ARM处理器下，用于存储数据，装载控制节点OS。
所述的PCIE Switch芯片与预留的NVMe扩展接口通过PCIE连接，用于NVMe扩展使用，通过NVMe扩展接口连接外部闪存阵列，达到NVMe闪存阵列按需扩展的目的。
所述的ARM处理器通过DDR4内存总线直接与板载DRAM颗粒相连，板载DRAM颗粒作为数据传输的高速缓存，具备数据校验功能。
所述的高速连接器是控制节点对外的物理接口，是背板连接器或标准的对外接口。
名词解释：
FC：Fibre channel，一种高速信号传输协议，广泛应用于集中式存储的数据可靠传输；
HBA：Host Bus Adapter，主机总线适配器，将处理器的PCIE总线转换成FC总线，实现处理器与外部FC交换机，或其它外部设备的互连；
DRAM：Dynamic Random Access Memory，即常说的内存颗粒；
NVMe：Non-Volatile Memory express，一种转为闪存设计的数据传输协议，兼容PCIE传输协议；
NVMe SSD：具备NVMe协议接口的Solid State Drives（固态硬盘），存取数据速率高；
PCIE：PCI-Express，一种广泛应用的高速传输总线，几乎所有的处理器在芯片内部都集成了该总线；
DDR4：第4代内存传输总线；
ARM：英国Acorn有限公司设计的一款RISC微处理器，Acorn RISC Machine；集成了ARM内核的处理器被称为ARM处理器，以低功耗，高性价比著称；
PCIE Switch：基于PCIE协议的交换机，能够实现数据在交换机所有端口之间无阻塞传输，用于扩展PCIE端口或连接的设备数量。
通过上面具体实施方式，所述技术领域的技术人员可容易的实现本发明。但是应当理解，本发明并不限于上述的几种具体实施方式。在公开的实施方式的基础上，所述技术领域的技术人员可任意组合不同的技术特征，从而实现不同的技术方案。
Claims (10)
1.一种大容量可扩展全闪存阵列控制节点的方法，其特征在于，包括，
构建控制器核心部分：将ARM处理器与HBA控制芯片通过PCIE总线互连，将ARM处理器与PCIE switch芯片通过PCIE总线互连；
通过所述的ARM处理器接收HBA控制芯片传递的数据及处理请求，对数据的存取进行处理；
所述的HBA控制芯片通过FC总线接口连接高速连接器，接收外部数据及处理请求，对接收的数据进行处理，以减轻ARM处理器的处理负载，之后将数据及处理请求通过PCIE总线传递给ARM处理器。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的通过所述的ARM处理器接收HBA控制芯片传递的数据及处理请求，对数据的存取进行处理，包括，将接收到的数据存入NVMe SSD阵列或者从NVMe SSD阵列中读取数据并输出。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述的NVMe SSD阵列通过PCIE Switch芯片挂载到ARM处理器下，用于存储数据，装载控制节点OS。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的PCIE Switch芯片与预留的NVMe扩展接口通过PCIE连接，用于NVMe扩展使用，通过NVMe扩展接口连接外部闪存阵列，达到NVMe闪存阵列按需扩展的目的。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的ARM处理器通过DDR4内存总线直接与板载DRAM颗粒相连，板载DRAM颗粒作为数据传输的高速缓存，具备数据校验功能。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的高速连接器是控制节点对外的物理接口，是背板连接器或标准的对外接口。
7.一种大容量可扩展全闪存阵列控制节点的系统，其特征在于，包括HBA控制芯片、ARM处理器、PCIE Switch芯片、高速连接器、NVMe扩展接口以及NVMe SSD阵列；
所述的ARM处理器通过PCIE总线与HBA控制芯片连接，所述的HBA控制芯片通过FC总线接口连接高速连接器；
所述的ARM处理器通过PCIE总线与PCIE switch芯片连接，所述的PCIE switch芯片通过PCIE总线与NVMe SSD阵列连接，所述的PCIE switch芯片通过PCIE与NVMe扩展接口连接；
所述的ARM处理器通过DDR4内存总线直接与板载DRAM颗粒相连。
8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述的ARM处理器负责接收HBA控制芯片传递的数据及处理请求，对数据的存取进行处理；
所述的HBA控制芯片负责接收外部数据及处理请求，对接收的数据进行处理，之后将数据及处理请求通过PCIE总线传递给ARM处理器；
所述的PCIE Switch芯片用于NVMe扩展使用，通过NVMe扩展接口连接外部闪存阵列，达到NVMe闪存阵列按需扩展的目的。
9.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述的板载DRAM颗粒作为数据传输的高速缓存，具备数据校验功能；
所述的高速连接器是控制节点对外的物理接口，是背板连接器或标准的对外接口；
所述的NVMe SSD阵列用于存储数据，装载控制节点OS；
所述的NVMe扩展接口用于NVMe扩展使用，通过NVMe扩展接口连接外部闪存阵列，达到NVMe闪存阵列按需扩展的目的。
10.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述的HBA控制芯片选用Qlogic QLE2562HBA控制芯片；
所述的ARM处理器选用APM X-Gene 883408B处理器；
所述的PCIE Switch芯片选用Broadcom的9797 PCIE switch芯片；
所述的高速连接器选用Molex Airmax系列中背板高速连接器或SFP+连接器；
所述的NVMe扩展接口选用Molex Airmax系列中背板高速连接器或SFP+连接器。
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