CN112328521A - 一种总线适配器和数据传输方法 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例提供了一种总线适配器和数据传输方法，该方法包括：总线适配器包括数据协议转换模块、第一接口和第二接口；所述数据协议转换模块与所述第一接口连接，用于通过所述第一接口与主机进行基于NVMe协议的数据通信；所述数据协议转换模块与所述第二接口连接，用于通过所述第二接口与外接存储设备进行基于与外接存储设备的数据协议的数据通信；所述数据协议转换模块用于进行NVMe协议和外接存储设备的数据协议之间的数据转换。通过本发明实施例，无需对HBA的自定义协议和驱动程序进行专门的开发和维护，大大节省了HBA的开发时间和运维成本。

Description

一种总线适配器和数据传输方法
技术领域
本发明涉及计算机技术领域，尤其涉及一种总线适配器和数据传输方法。
背景技术
串行连接小型计算机系统(Serial Attached SCSI，SAS)、串口高级技术连接(SerialATA，SATA)等接口的存储设备需要通过主机总线适配器(HostBusAdaptor，HBA)进行工作，HBA的作用是通过高速串行计算机扩展总线标准(Peripheral componentinterconnect express，PCIe)接口转发SAS、SATA等接口信息达到主机访问存储设备的目的。众所周知，SAS接口的设备应用层遵循小型计算机系统(Small Computer SystemInerface，SCSI)协议，SATA接口的设备应用层协议是高级技术连接(AdvancedTechnologyAttachment，ATA)协议，所以HBA控制器需要把SCSI协议和ATA协议转换成适用于PCIe接口的协议，目前不同HBA厂家对PCIe都自定义了一套私有协议。因此，各控制器厂家需要开发和维护与自家HBA匹配的驱动程序。
信息时代数据的爆发式增长，使得存储需求也大幅增加，PCIe固态存储硬盘(SolidStroageDisk，SSD)或传统硬盘(Hard Disk Drive，HDD)便是在这种需求下催生的产品，PCIe SSD应用层遵循快速非易失性存储(Non-Volatile Memory express，NVMe)协议，因此又叫NVMe SSD。NVMe SSD已经广泛应用于市场，NVMe协议因此得到迅速的发展和进一步的完善。
现有的HBA由于基于自定义协议对于PCIe SSD与其它类型的SSD的兼容性较差，会造成不必要的资源消耗。
发明内容
本发明实施例的目的是提供一种总线适配器和数据传输方法，以解决现有的HBA由于基于自定义协议对于PCIe SSD与其它类型的SSD的兼容性较差，会造成不必要的资源消耗的问题。
为了解决上述技术问题，本发明实施例是这样实现的：
第一方面，本发明实施例提供了一种总线适配器，包括：数据协议转换模块、第一接口和第二接口；
所述数据协议转换模块与所述第一接口连接，用于通过所述第一接口与主机进行基于NVMe协议的数据通信；
所述数据协议转换模块与所述第二接口连接，用于通过所述第二接口与外接存储设备进行基于与外接存储设备的数据协议的数据通信；
所述数据协议转换模块用于进行NVMe协议和外接存储设备的数据协议之间的数据转换。
第二方面，本发明实施例提供了一种基于上述总结适配器的数据传输方法，包括：
通过第一接口从主机获取基于NVMe协议的第一数据；
根据与第二接口连接的外接存储设备的接口数据协议，将所述第一数据转换为基于所述接口数据协议的第二数据，并发送给所述外接存储设备。
由以上本发明实施例提供的技术方案可见，本发明实施例通过总线适配器包括数据协议转换模块、第一接口和第二接口；所述数据协议转换模块与所述第一接口连接，用于通过所述第一接口与主机进行基于NVMe协议的数据通信；所述数据协议转换模块与所述第二接口连接，用于通过所述第二接口与外接存储设备进行基于与外接存储设备的数据协议的数据通信；所述数据协议转换模块用于进行NVMe协议和外接存储设备的数据协议之间的数据转换。通过本发明实施例，无需对HBA的自定义协议和驱动程序进行专门的开发和维护，大大节省了HBA的开发时间和运维成本。
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简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，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为本发明实施例提供的总线适配器的第一种结构示意图；
图2为现有技术中HBA的数据处理示意图；
图3为现有技术的HBA驱动架构示意图；
图4为本发明实施例提供的HBA的数据处理示意图；
图5为本发明实施例提供的HBA的驱动架构示意图；
图6为本发明实施例提供的总线适配器的第二种结构示意图；
图7为本发明实施例提供的总线适配器的第三种结构示意图；
图8为本发明实施例提供的数据传输方法的流程示意图。
具体实施方式
本发明实施例提供了一种总线适配器和数据传输方法。
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，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，所描述的实施例仅仅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作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
如图1所示，本发明实施例提供一种总线适配器。该总线适配器具体可以包括：数据协议转换模块10、第一接口11和第二接口12；
所述数据协议转换模块10与所述第一接口11连接，用于通过所述第一接口11与主机进行基于NVMe协议的数据通信；
所述数据协议转换模块10与所述第二接口12连接，用于通过所述第二接口12与外接存储设备进行基于与外接存储设备的数据协议的数据通信；
所述数据协议转换模块10用于进行NVMe协议和外接存储设备的数据协议之间的数据转换。
通过本发明实施例的HBA，通过第一接口11与主机进行连接，将NVMe协议作为第一接口的应用层协议。
进一步的，所述第一接口为高速串行计算机扩展总线标准PCIe接口。
进一步的，所述HBA通过第二接口12与外接存储设备进行连接，所述第二接口需要适用于各种接口类型的外接存储设备，包括：基于NVMe协议的高速串行计算机扩展总线标准PCIe接口、基于SCSI协议的串行连接小型计算机系统SAS接口和基于ATA协议的串口高级技术连接SATA接口。
进一步的，所述第二接口为适用于高速串行计算机扩展总线标准PCIe接口、串行连接小型计算机系统SAS接口和串口高级技术连接SATA接口。
图2为现有技术中HBA的数据处理示意图，图3为现有技术的HBA驱动架构示意图，现有技术中由于所述HBA采用了厂商的自定义协议与主机进行信息交互，所述HBA与主机之间的信息的数据序列依次包括：Vendor-specific Command、Data、Vendor-specificStatus；而所述HBA与各外接存储设备之间，基于NVMe协议的信息的数据序列包括：NVMeCommand、Data、NVMeStatus；基于SCSI协议的信息的数据序列包括：SCSICommand、Data、SCSIStatus；基于ATA协议的信息的数据序列包括：ATACommand、Data、ATAStatus。其中，Vendor-specific Command格式会把SCSICommand和ATACommand的关键字段封装在里面，从而使得Vendor-specific Command的格式比NVMe、ATA和SCSICommand格式都要长，这无疑会加大协议开销。
图4为本发明实施例提供的HBA的数据处理示意图，图5为本发明实施例提供的HBA的驱动架构示意图，由于所述HBA采用了NVMe协议与主机进行信息交互，所述HBA与主机之间的信息的数据序列依次包括：NVMe Command、Data、NVMeStatus。所有的协议转换都在HBA内部完成，主机的底层驱动和中层驱动不需要进行额外开发，只需要应用标准的NVMe协议即可。中层驱动的SCSI驱动和ATA驱动也不再需要应用。此时，在主机端无论与所述第二接口连接的外接存储设备是基于PCIe接口、SAS接口还是SATA接口，在主机端均可以显示为NVMe设备表现为NVMe设备的行为模式，或者显示为NVMe设备的一个NameSpace，或者其它基于NVMe协议的行为模式。
进一步的，如图6所示，所述数据协议转换模块10包括NVMe协议处理器101、外接接口协议处理器102和协议转换器103，所述协议转换器103分别与NVMe协议处理器101和外接接口协议处理器102连接，所述NVMe协议处理器与所述第一接口连接，所述外接接口协议处理器与所述第二接口连接用于进行两种数据协议之间的协议转换。
如图7所示，在本发明实施例的HBA内，通过NVMe协议处理器101来处理与主机之间基于NVMe协议的信息，包括对从第一接口接收到的信息进行解析和对从协议转换器发送的信息进行打包并发送给第一接口。通过外接接口协议处理器102来处理与外接存储设备之间基于与外接存储设备对应的数据协议的信息，包括：对从第二接口接收到的信息进行解析和对从协议转换器接收到的信息进行打包再发送给第二接口。由所述协议转换器103对其中一个协议处理器解析后得到的数据进行转换并发送给另一个协议处理器，由另一个协议处理器按照对应的协议的数据序列进行打包并进行发送。
由以上本发明实施例提供的技术方案可见，本发明实施例通过总线适配器包括数据协议转换模块、第一接口和第二接口；所述数据协议转换模块与所述第一接口连接，用于通过所述第一接口与主机进行基于NVMe协议的数据通信；所述数据协议转换模块与所述第二接口连接，用于通过所述第二接口与外接存储设备进行基于与外接存储设备的数据协议的数据通信；所述数据协议转换模块用于进行NVMe协议和外接存储设备的数据协议之间的数据转换。通过本发明实施例，无需对HBA的自定义协议和驱动程序进行专门的开发和维护，大大节省了HBA的开发时间和运维成本。
对应上述实施例提供的总线适配器，基于相同的技术构思，本发明实施例还提供了一种数据传输方法，图8为本发明实施例提供的数据传输方法的流程示意图，基于如图1至图7描述的总线适配器执行所述数据传输方法，所述方法包括：
步骤S01、通过第一接口从主机获取基于NVMe协议的第一数据；
步骤S02、根据与第二接口连接的外接存储设备的接口数据协议，将所述第一数据转换为基于所述接口数据协议的第二数据，并发送给所述外接存储设备；
步骤S03、通过所述第二接口从所述外接存储设备获取基于所述接口数据协议的第三数据；
步骤S04、将所述第三数据转换为基于NVMe协议的第四数据，并发送给所述主机。
进一步的，所述将所述第一数据转换为基于所述接口数据协议的第二数据，包括：
通过NVMe协议处理器对所述第一数据进行解析，得到第一数据的信息；
通过协议转换器将所述第一数据的信息转换为基于所述接口数据协议的第二数据的信息；
通过外接接口协议处理器将所述第二数据的信息打包为第二数据。
进一步的，所述将所述第三数据转换为基于NVMe协议的第四数据，包括：
通过所述外接接口协议处理器将所述第三数据进行解析，得到第三数据的信息；
通过协议转换器将所述第三数据的信息转换为基于NVMe协议的第四数据的信息；
通过NVMe协议处理器将所述第四数据的信息打包得到第四数据。
由以上本发明实施例提供的技术方案可见，本发明实施例通过总线适配器包括数据协议转换模块、第一接口和第二接口；所述数据协议转换模块与所述第一接口连接，用于通过所述第一接口与主机进行基于NVMe协议的数据通信；所述数据协议转换模块与所述第二接口连接，用于通过所述第二接口与外接存储设备进行基于与外接存储设备的数据协议的数据通信；所述数据协议转换模块用于进行NVMe协议和外接存储设备的数据协议之间的数据转换。通过本发明实施例，无需对HBA的自定义协议和驱动程序进行专门的开发和维护，大大节省了HBA的开发时间和运维成本。
本发明实施例提供的数据传输方法可执行上述总线适配器的实施例中的各个过程，为避免重复，这里不再赘述。
需要说明的是，本发明实施例提供的数据传输方法与本发明实施例提供的总线适配器基于同一发明构思，因此该实施例的具体实施可以参见前述总线适配器的实施，重复之处不再赘述。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、装置、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
在一个典型的配置中，电子设备包括一个或多个处理器(CPU)、输入/输出接口、网络接口和内存。
内存可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(RAM)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(ROM)或闪存(flash RAM)。内存是计算机可读介质的示例。
计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘(DVD)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体(transitory media)，如调制的数据信号和载波。
还需要说明的是，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、商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、商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、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
本领域技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、装置或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (8)

1.一种总线适配器，其特征在于，所述总线适配器包括：数据协议转换模块、第一接口和第二接口；
所述数据协议转换模块与所述第一接口连接，用于通过所述第一接口与主机进行基于NVMe协议的数据通信；
所述数据协议转换模块与所述第二接口连接，用于通过所述第二接口与外接存储设备进行基于与外接存储设备的数据协议的数据通信；
所述数据协议转换模块用于进行NVMe协议和外接存储设备的数据协议之间的数据转换。
2.根据权利要求1所述的总线适配器，其特征在于，所述数据协议转换模块包括NVMe协议处理器、外接接口协议处理器和协议转换器，所述协议转换器分别与NVMe协议处理器和外接接口协议处理器连接，所述NVMe协议处理器与所述第一接口连接，所述外接接口协议处理器与所述第二接口连接用于进行两种数据协议进行的协议转换。
3.根据权利要求2所述的总线适配器，其特征在于，所述第一接口为高速串行计算机扩展总线标准PCIe接口。
4.根据权利要求3所述的总线适配器，其特征在于，所述第二接口连接的外接存储设备的接口类型包括：高速串行计算机扩展总线标准PCIe接口、串行连接小型计算机系统SAS接口和串口高级技术连接SATA接口。
5.一种基于如权利要求1-4任一所述的总线适配器的数据传输方法，其特征在于，所述方法包括：
通过第一接口从主机获取基于NVMe协议的第一数据；
根据与第二接口连接的外接存储设备的接口数据协议，将所述第一数据转换为基于所述接口数据协议的第二数据，并发送给所述外接存储设备。
6.根据权利要求5所述的数据传输方法，其特征在于，所述方法还包括：
通过所述第二接口从所述外接存储设备获取基于所述接口数据协议的第三数据；
将所述第三数据转换为基于NVMe协议的第四数据，并发送给所述主机。
7.根据权利要求5所述的数据传输方法，其特征在于，所述将所述第一数据转换为基于所述接口数据协议的第二数据，包括：
通过NVMe协议处理器对所述第一数据进行解析，得到第一数据的信息；
通过协议转换器将所述第一数据的信息转换为基于所述接口数据协议的第二数据的信息；
通过外接接口协议处理器将所述第二数据的信息打包为第二数据。
8.根据权利要求6所述的数据传输方法，其特征在于，所述将所述第三数据转换为基于NVMe协议的第四数据，包括：
通过所述外接接口协议处理器将所述第三数据进行解析，得到第三数据的信息；
通过协议转换器将所述第三数据的信息转换为基于NVMe协议的第四数据的信息；
通过NVMe协议处理器将所述第四数据的信息打包得到第四数据。
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