CN109032990A - 一种pcie芯片及pcie系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种PCIE芯片，包括：若干个PCIE接口以及网桥；网桥的上行接口与上位机连接，网桥的下行接口与各个PCIE接口连接；PCIE接口与独立磁盘冗余阵列raid中的各个硬盘连接；其中，网桥的下行接口与连接硬盘的各个PCIE接口之间依据预设的raid中硬盘的分配规则进行接线。本发明通过直接设置硬件上的连接线来实现raid硬盘的分配，稳定性更高，CPU的工作量小。本发明还公开了一种包括上述PCIE芯片的PCIE系统。

Description

一种PCIE芯片及PCIE系统

技术领域

本发明涉及闪存系统领域，特别是涉及一种PCIE芯片及PCIE系统。

背景技术

如今的存储系统中PCIE(peripheral component interconnect express，一种高速串行计算机扩展总线标准)的用途较多，所以PCIE不会像SAS controller和SASexpander那样，应用场景仅限于连接存储设备，因此，PCIE switch(PCIE转换器)通常不会像SAS controller和SAS expander那样集成硬raid模块在芯片内部，而是采用软raid的方式，在这种方式下，PCIE switch两端分别连接raid的硬盘和CPU后，CPU需要根据自己的需求进行硬盘分配，例如，将每两个硬盘为一组互为冗余。

即软raid的方式下，PCIE switch仅作为CPU与raid硬盘之间的通信桥梁，CPU需要进行硬盘分配操作，CPU的工作量较大，且软件分配的方式稳定性较差。

因此，如何提供一种稳定性好的PCIE芯片及PCIE系统是本领域技术人员目前需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种PCIE芯片及PCIE系统，通过直接设置硬件上的连接线来实现raid硬盘的分配，稳定性更高，CPU的工作量小。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种PCIE芯片，包括：

若干个高速串行计算机扩展总线标准接口PCIE接口以及网桥；

所述网桥的上行接口与上位机连接，所述网桥的下行接口与各个所述PCIE接口连接；所述PCIE接口与独立磁盘冗余阵列raid中的各个硬盘连接；

其中，所述网桥的下行接口与连接硬盘的各个PCIE接口之间依据预设的所述raid中硬盘的分配规则进行接线。

优选地，所述分配规则为所述raid中每两个硬盘为一组，每组中的两个硬盘互为备用；

相应的，连接硬盘的各个PCIE接口中每两个PCIE接口为一组，每组中的两个PCIE接口通过同一个连接线连接所述网桥的一个下行接口。

优选地，还包括：

与所述网桥连接的内存模块，用于缓存所述PCIE接口传入的数据，供后续进行处理。

优选地，还包括：

与所述网桥连接的重删模块，用于对所述内存中缓存的未处理数据进行重删处理，并将重删处理后的数据保存至内存中，供后续进行处理；

与所述网桥连接的管理模块，用于对所述重删模块进行管理。

优选地，还包括：

与所述网桥连接的压缩模块，用于对所述内存中缓存的重删后的数据进行压缩处理，并将压缩处理后的数据保存至内存中，供后续进行处理。

其中，所述管理模块还用于对所述压缩模块进行管理。

优选地，所述压缩模块具体为压缩卡。

优选地，所述内存模块具体为双列直插式存储模块DIMM。

为解决上述技术问题，本发明还提供了一种PCIE系统，包括如以上任一项所述的PCIE芯片、raid以及上位机。

优选地，还包括：

与所述PCIE接口连接的外部缓存模块，用于缓存所述PCIE芯片中除自身连接的其他PCIE接口传入的数据，并供所述PCIE芯片读取自身缓存的数据进行相应处理。

优选地，还包括：

与所述PCIE接口连接的固态硬盘SSD，用于读取所述PCIE芯片中处理完成后的数据进行保存。

本发明提供了一种PCIE芯片及PCIE系统，PCIE网桥的上行接口连接上位机，下行接口连接PCIE接口，PCIE接口与raid中的各个硬盘连接，且网桥的下行接口与连接硬盘的各个PCIE接口之间依据预设的raid中硬盘的分配规则进行接线。即本发明中，令网桥的下行接口与PCIE接口之间直接按照想要实现的分配方式进行接线，这样使得raid和上位机与PCIE芯片连接后，从上位机的角度来读取raid硬盘的数据时，上位机得到的数据即是按照预设的分配规则分配后的数据。由此可见，本发明采用的是硬raid的方式，即通过直接设置硬件上的连接线来实现raid硬盘的分配，相比软件分配的方式，稳定性更高，且减小了CPU(即上位机)的工作量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对现有技术和实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的一种PCIE芯片的结构示意图；

图2为本发明提供的一种PCIE系统的结构示意图。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种PCIE芯片及PCIE系统，通过直接设置硬件上的连接线来实现raid硬盘的分配，稳定性更高，CPU的工作量小。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供了一种PCIE芯片，参见图1所示，图1为本发明提供的一种PCIE芯片的结构示意图；包括：

若干个PCIE接口1以及网桥2；

网桥2的上行接口22与上位机连接，网桥2的下行接口21与各个PCIE接口1连接；PCIE接口1与raid(Redundant Arrays of Independent Disks，独立磁盘冗余阵列)中的各个硬盘连接；

其中，网桥2的下行接口21与连接硬盘的各个PCIE接口1之间依据预设的raid中硬盘的分配规则进行接线。

本发明中，每个raid硬盘连接一个PCIE接口，这些连接raid硬盘的PCIE接口与网桥下行接口之间的接线方式可根据硬盘的分配规则来选择，即预先设定好硬盘的分配规则后，即按照设定好的分配规则来对下行接口和连接硬盘的各个PCIE接口进行接线，这样使得网桥上行接口和下行接口的接线完成后，从上位机一侧来看，raid硬盘通过PCIE接口-网桥下行接口-网桥-上行接口后传输到上位机的数据，即是按照前述分配规则分配后的数据，上位机可直接使用这些数据进行工作。由此可见，本发明中，raid硬盘的分配规则不需要上位机通过算法进行分配管理，而是直接通过接线来实现，这样不仅降低了上位机的工作量，并且，软件算法容易受到攻击或篡改而出现分配混乱的情况，而硬件接线接好后则不容易出现断线或者串线的情况，稳定性更高。

可以理解的是，网桥2的功能是用于控制上行接口22与下行接口21之间的数据交互，可以理解为一种开关，网桥2连接的PCIE接口1的个数本发明不作限定，PCIE接口1是用于连接PCIE芯片的外部设备的，除了raid以外还可以连接其他设备，本发明中raid的硬盘分配规则仅用于设置与raid连接的部分PCIE接口1与下行接口21之间的接线，而不影响其他设备与下行接口21的接线方式。

其中，这里的上位机通常指的是CPU(Central Processing Unit，中央处理器)，当然也可以为其他具有数据处理功能的芯片或处理器，本发明对此不作限定。

具体的，这里的分配规则指的是raid中的各个硬盘中的数据以何种方式进行分组管理，例如分配规则限定raid中每两个硬盘为一组，每组中的两个硬盘互为备用；

则相应的，连接硬盘的各个PCIE接口1中每两个PCIE接口1为一组，每组中的两个PCIE接口1通过同一个连接线连接网桥2的一个下行接口21。

当然，这里的分配规则还可限定其他的硬盘分配方式，例如三个硬盘为一组等，或者raid中一半硬盘两两分组，另一半硬盘不分组等，本发明不限定分配规则的具体内容。

作为优选地，PCIE芯片还包括：

与网桥2连接的内存模块3，用于缓存PCIE接口1传入的数据，供后续进行处理。

其中，在PCIE芯片中集成内存模块3的目的，是为了对PCIE芯片中输入的数据进行缓存，不仅能够减小数据丢失的风险，并且能够方便其他组件调用这部分数据。

在另一实施例中，由于在PCIE芯片中设置内存模块3的话，可能会使PCIE芯片负载过大，为了避免这种情况，也可在PCIE芯片的外部设置外部缓存模块。

进一步的，PCIE芯片还包括：

与网桥2连接的重删模块4，用于对内存中缓存的未处理数据进行重删处理，并将重删处理后的数据保存至内存中，供后续进行处理；

与网桥2连接的管理模块5，用于对重删模块4进行管理。

可以理解的是，传统闪存系统数据流通常会是数据从前端IO卡进来后，经过PCIEswitch，缓存在系统内存中，然后由CPU读取内存中的数据进行重删处理。故此时，数据会经过PCIE-内存-CPU，由于PCIE、内存、CPU未集成在一起，数据在不同芯片之间传输处理的话，增加了数据重删操作的处理时间以及数据丢失的风险。而本实施例中，将重删模块4和内存模块3集成于PCIE芯片中，使得PCIE芯片接收数据后，不再需要通过上行接口22传输至内存或CPU，而是直接保存至自身内存模块3内，由自身集成的重删模块4进行重删操作，减少了数据传输的时间，提高了重删速度，减小了数据丢失的风险，且减小了CPU的工作量。

进一步可知，PCIE芯片还包括：

与网桥2连接的压缩模块6，用于对内存中缓存的重删后的数据进行压缩处理，并将压缩处理后的数据保存至内存中，供后续进行处理。

其中，管理模块5还用于对压缩模块6进行管理。

可以理解的是，传统闪存系统中数据重删完毕后，会将重删后的数据给到PCH南桥或者是另外一张PCIE标准卡进行数据压缩，然后再放回到内存中，让SSD来将数据存入，即重删后的数据需要经过PCH-内存再进入SSD，数据传输时间长。而本实施例将压缩模块6集成于PCIE芯片后，重删后的数据即可直接进入压缩模块6进行处理，而不需要进行芯片之间的数据传输，数据流的路径减少，从而减少了数据传输的时间，提高了压缩速度，减小了数据丢失的风险，且进一步减小了CPU的工作量。

另外，本发明中由于减小了CPU的工作量，因此，可以使用功能不是那么强大的ARMCPU，或者用跟之前一样的CPU来做更多上层软件的开发，PCIE芯片本身的管理模块5可以用于做自身内部管理以及相应的raid功能，当配置好上下行端口以及raid功能后，数据缓存在内存模块3中后，经过重删压缩处理后，PCIE芯片可以通知多块SSD盘来取数据或者相应的校验码来实现硬raid。

需要注意的是，本发明中的内存模块3、重删模块4、压缩模块6和管理模块5均为硬件组件，集成于PCIE芯片中。例如，压缩模块6具体为压缩卡，内存模块3具体为DIMM(Dual-Inline-Memory-Modules,直插式存储模块)。当然，本发明不限定各个模块的具体类型。

其中，本发明中的PCIE芯片可以为SOC(System-on-a-Chip，片上系统)芯片，当然，本发明对此不作限定。

本发明提供了一种PCIE芯片，PCIE网桥的上行接口连接上位机，下行接口连接PCIE接口，PCIE接口与raid中的各个硬盘连接，且网桥的下行接口与连接硬盘的各个PCIE接口之间依据预设的raid中硬盘的分配规则进行接线。即本发明中，令网桥的下行接口与PCIE接口之间直接按照想要实现的分配方式进行接线，这样使得raid和上位机与PCIE芯片连接后，从上位机的角度来读取raid硬盘的数据时，上位机得到的数据即是按照预设的分配规则分配后的数据。由此可见，本发明采用的是硬raid的方式，即通过直接设置硬件上的连接线来实现raid硬盘的分配，相比软件分配的方式，稳定性更高，且减小了CPU(即上位机)的工作量。

本发明还提供了一种PCIE系统，参见图2所示，该系统包括如以上任一项的PCIE芯片、raid以及上位机。

作为优选地，该选题还包括：

与PCIE接口连接的外部缓存模块，用于缓存PCIE芯片中除自身连接的其他PCIE接口传入的数据，并供PCIE芯片读取自身缓存的数据进行相应处理。

作为优选地，该系统还包括：

与PCIE接口连接的SSD(Solid State Drives，固态硬盘)，用于读取PCIE芯片中处理完成后的数据进行保存。

其中，具体可以为NVME(Non-Volatile Memory express一种接口协议)SSD。

以上的几种具体实施方式仅是本发明的优选实施方式，以上几种具体实施例可以任意组合，组合后得到的实施例也在本发明的保护范围之内。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，相关专业技术人员在不脱离本发明精神和构思前提下推演出的其他改进和变化，均应包含在本发明的保护范围之内。

还需要说明的是，在本说明书中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

Claims (10)

1.一种PCIE芯片，其特征在于，包括：

若干个高速串行计算机扩展总线标准接口PCIE接口以及网桥；

所述网桥的上行接口与上位机连接，所述网桥的下行接口与各个所述PCIE接口连接；所述PCIE接口与独立磁盘冗余阵列raid中的各个硬盘连接；

其中，所述网桥的下行接口与连接硬盘的各个PCIE接口之间依据预设的所述raid中硬盘的分配规则进行接线。

2.根据权利要求1所述的PCIE芯片，其特征在于，所述分配规则为所述raid中每两个硬盘为一组，每组中的两个硬盘互为备用；

相应的，连接硬盘的各个PCIE接口中每两个PCIE接口为一组，每组中的两个PCIE接口通过同一个连接线连接所述网桥的一个下行接口。

3.根据权利要求1所述的PCIE芯片，其特征在于，还包括：

与所述网桥连接的内存模块，用于缓存所述PCIE接口传入的数据，供后续进行处理。

4.根据权利要求3所述的PCIE芯片，其特征在于，还包括：

与所述网桥连接的重删模块，用于对所述内存中缓存的未处理数据进行重删处理，并将重删处理后的数据保存至内存中，供后续进行处理；

与所述网桥连接的管理模块，用于对所述重删模块进行管理。

5.根据权利要求4所述的PCIE芯片，其特征在于，还包括：

与所述网桥连接的压缩模块，用于对所述内存中缓存的重删后的数据进行压缩处理，并将压缩处理后的数据保存至内存中，供后续进行处理。

其中，所述管理模块还用于对所述压缩模块进行管理。

6.根据权利要求5所述的PCIE芯片，其特征在于，所述压缩模块具体为压缩卡。

7.根据权利要求3-5任一项所述的PCIE芯片，其特征在于，所述内存模块具体为双列直插式存储模块DIMM。

8.一种PCIE系统，其特征在于，包括如权利要求1-7任一项所述的PCIE芯片、raid以及上位机。

9.根据权利要求8所述的PCIE系统，其特征在于，还包括：

与所述PCIE接口连接的外部缓存模块，用于缓存所述PCIE芯片中除自身连接的其他PCIE接口传入的数据，并供所述PCIE芯片读取自身缓存的数据进行相应处理。

10.根据权利要求8所述的PCIE系统，其特征在于，还包括：

与所述PCIE接口连接的固态硬盘SSD，用于读取所述PCIE芯片中处理完成后的数据进行保存。