CN114637712B - 一种EDFB模式下SAS2SATA Bridge的错误处理方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种EDFB模式下SAS2SATA Bridge的错误处理方法和装置，该方法包括：当SAS2SATA Bridge接收到来自SATA的DMA Setup FIS时，记录第一标记信息；当SAS2SATA Bridge接收到来自SATA的SDB FIS时，记录NCQ命令完成信息和第二标记信息；当SAS2SATA Bridge接收到来自SATA的Data FIS，并且传输出错时，记录第三标记信息，并从第三标记信息中定位出错标记；将第一、第三标记信息与第二标记信息进行对比，根据对比结果确定错误处理流程；移除第二标记信息中的出错标记，并将第二标记信息进行重组，然后将第二标记信息上报给HBA。本发明的方案在Expander EDFB模式下，精确定位出错的NCQ命令，并及时上报成功的NCQ命令，从而降低传输错误带来的性能损失。

Description

一种EDFB模式下SAS2SATA Bridge的错误处理方法和装置

技术领域

本发明属于磁盘连接技术领域，特别涉及一种EDFB模式下SAS2SATA Bridge的错误处理方法和装置。

背景技术

SATA(Serial ATA)作为一种高速串行总线，是业界广泛用于存储设备和主机之间的主要I/O接口。SAS(串行连接SCSI)类似于SATA技术，同样采用串行接口以获得更高的传输速度。同时，SAS设计考虑向下兼容SATA技术，通过STP协议(SATA通道协议)实现SAS控制器和SATA设备之间的互联和数据传输。SAS控制器通过一级或多级expander(磁盘扩展器)扩展支持大规模磁盘的管理。SAS Expander中通常集成了STP2SATA Bridge(STP2SATA桥)，用于完成SAS协议到SATA协议的转换，以兼容SATA磁盘设备连接。

在典型的SAS expander使用场景中，通过EDFB模式(End Device FrameBuffering终端设备帧缓冲)可以提高主机访问SATA磁盘性能。在EDFB模式下，SAS2SATABridge的行为与终端设备等效，所有传输的FIS(Frame Information Structure帧信息结构)都会被缓存，然后再利用更高速的STP连接来与HBA(Host Bus Adapter主机总线适配器)通信，从而提高HBA侧的性能。图1示出了SAS2SATA Bridge链路示意图。

在性能提升的同时，对SAS2SATA Bridge的错误处理也存在较高的要求。一旦传输发生错误，极有可能会导致数据丢失，甚至于系统卡死。由于EDFB模式下的Bridge将两端的end device隔绝开，其状态并不是实时同步的，所以当某一端出错时，另一端的设备无法感知到，从而不会主动进入错误处理。而且Bridge本身并不具备主动处理错误的功能。

以目前业内主流的博通系HBA为例，Expander通常的错误处理机制如下：

1.HBA正常访问硬盘时，如果检测到传输的FIS出错且无法retry，或者传输无法完成，导致上层软件超时，则Host进入错误处理进程。

2.HBA丢弃所有未完成的NCQ(命令队列深度)命令，然后发起对Expander SMPtarget建链(SMP表示Serial Management Protocol，是SAS标准的子协议)，并发出SMP phycontrol帧。

3.Expander收到SMP phy control帧后，开始执行reset phy进行复位。reset完成后向HBA回复SMP response报告执行状态。phy重新与磁盘进行OOB(Out Of Band，SAS物理层链路信号)协商和速度协商，此时的效果等同于磁盘的插拔。通过OOB协商，磁盘被复位到初始状态，HBA也主动放弃所有未完成的命令，进入初始状态。

可见，传统错误处理方案是通过phy control将磁盘的状态与自身的状态都恢复到初始状态，既解决了错误，也同步了状态。尽管这种方式最直接、实现最简单，但其缺陷主要在于会造成性能损失。因为根据SATA spec规定，NCQ命令必须以SATA磁盘通过SDB FIS上报成功状态才能完成，但是SDB FIS的发送节点没有明确的规定。SATA磁盘既可以在每个NCQ命令完成后立即发送对应的SDB FIS，也可以等到所有的NCQ命令全部完成。考虑极端情况，如果硬盘厂商采用的是NCQ命令全部完成再一起上报的策略，那么当最后一个NCQ命令传输出错时，全部的NCQ命令都会被放弃，性能上会出现极大的浪费。

发明内容

本发明的目的在于一种EDFB模式下SAS2SATA Bridge的错误处理方法和装置，以在Expander EDFB模式下，精确定位出错的NCQ命令，并及时上报成功NCQ命令，从而降低传输错误带来的性能损失。

根据本发明的第一方面，提供了一种EDFB模式下SAS2SATA Bridge的错误处理方法，包括：

S101、当所述SAS2SATA Bridge接收到来自SATA的DMA Setup FIS时，记录第一标记信息；

S102、当所述SAS2SATA Bridge接收到来自SATA的SDB FIS时，记录NCQ命令完成信息和第二标记信息；

S103、当所述SAS2SATA Bridge接收到来自SATA的Data FIS，并且传输出错时，记录第三标记信息，并在所述第三标记信息中定位出错标记；

S104、将第一、第三标记信息与所述第二标记信息进行对比，根据对比结果确定错误处理流程；

S105、移除所述第二标记信息中的所述出错标记，并将SDB Error FIS进行重组，然后将所述第二标记信息上报给HBA。

优选地，所述第一标记信息为DMA Setup tag，并且在记录所述第一标记信息之后，方法还包括：

在发出所述DMA Setup FIS之后，将所述DMA Setup FIS中的所述第一标记信息清除。

优选地，所述第二标记信息为SDB tag，并且在记录所述第二标记信息之后，方法还包括：

在发出所述SDB FIS之后，将所述SDB FIS中的所述第二标记信息清除。

优选地，所述第三标记信息为I/O tag，并且在所述第三标记信息中定位出错标记之后，方法还包括：

将所述SAS2SATA Bridge的状态机初始化。

优选地，所述将所述第一、第三标记信息与所述第二标记信息进行对比，根据对比结果确定错误处理流程，进一步包括：

检查所述第一标记信息和第三标记信息是否都包含在所述第二标记信息中，若是，则执行步骤S105。

根据本发明的第二方面，提供了一种EDFB模式下SAS2SATA Bridge的错误处理装置，包括：

第一记录单元，用于当所述SAS2SATA Bridge接收到来自SATA的DMA Setup FIS时，记录第一标记信息；

第二记录单元，用于当所述SAS2SATA Bridge接收到来自SATA的SDB FIS时，记录NCQ命令完成信息和第二标记信息；

第三记录单元，用于当所述SAS2SATA Bridge接收到来自SATA的Data FIS，并且Data FIS传输出错时，记录第三标记信息，并在所述第三标记信息中定位出错标记；

第一移除单元，用于将所述第一、第三标记信息与所述第二标记信息进行对比，根据对比结果确定错误处理流程；

第二移除单元，用于移除所述第二标记信息中的所述出错标记，并将SDB ErrorFIS进行重组，然后将所述第二标记信息上报给HBA。

优选地，所述第一标记信息为DMA Setup tag，并且所述第一记录单元进一步被配置为：

在记录所述第一标记信息之后，当发出所述DMA Setup FIS时，将所述DMA SetupFIS中的所述第一标记信息清除。

优选地，所述第二标记信息为SDB tag，并且所述第二记录单元进一步被配置为：

在记录所述第二标记信息之后，当发出所述SDB FIS时，将所述SDB FIS中的所述第二标记信息清除。

优选地，所述第三标记信息为I/O tag，并且所述第三记录单元进一步被配置为：

在所述第三标记信息中定位出错标记之后，将所述SAS2SATA Bridge的状态机初始化。

优选地，所述第一移除单元进一步被配置为：

检查所述第一标记信息和第三标记信息是否都包含在所述第二标记信息中，若是，则由所述第二移除单元移除所述第二标记信息中的所述出错标记。

相比于现有技术，本发明的EDFB模式下SAS2SATA Bridge的错误处理方法和装置，通过实时解析发送的不同类型的FIS，确定FIS出错时的I/O tag以及出错前后的I/O tag，准确定位出错的NCQ命令，减少HBA重复访问操作，能够提高整个系统的I/O效率。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且部分地从说明书中变得对本领域技术普通人员显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所指出的结构来实现和获取。

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介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的某些实施例，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获取其他的附图。

图1示出了根据现有技术的SAS2SATA Bridge链路示意图。

图2示出了根据本发明的EDFB模式下SAS2SATA Bridge的错误处理方法的流程图。

图3示出了根据本发明的NCQ命令与多种类型FIS的时序关系示意图。

图4示出了根据本发明的EDFB模式下SAS2SATA Bridge的错误处理装置的模块图。

具体实施方式

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、完整地说明，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取的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明基于这样的构思，如果可以精确的定位到出错的NCQ命令，并将之前已经完成的命令成功上报，将大大降低出错带来的性能损失。因此，本发明针对NCQ命令的执行特点，提出了对NCQ命令I/O传输的tag进行锁存和对SDB FIS上报的NCQ命令进行锁存，并且在传输出错时，实时比对的处理方案。具体的SAS2SATA Bridge的错误处理过程如图2所示。

根据本发明第一方面的EDFB模式下SAS2SATA Bridge的错误处理方法，包括：

S101、当所述SAS2SATA Bridge接收到来自SATA的DMA Setup FIS时，记录第一标记信息。

该方法使用基于NCQ命令传输序列。NCQ FIS自身携带有tag信息，用于确定当前正在处理的NCQ命令标识。该tag信息与后续发出的DMA Setup FIS的tag和SDB FIS中的tag是相对应的。当所述SAS2SATA Bridge接收到来自SATA的DMA Setup FIS时，提取并记录DMASetup FIS中携带的第一标记信息。所述第一标记信息可为DMA Setup tag。DMA Setup tag的作用是，当SAS2SATA Bridge接收到来自SATA的DMA Setup FIS时，将其中携带的DMASetup tag记录在ds_tag栏位。当SATA bridge向HBA发出DMA Setup FIS且后续Data FIS也全部发送成功时，则将其携带的DMA Setup tag从ds_tag栏位中删除。

S102、当所述SAS2SATA Bridge接收到来自SATA的SDB FIS时，记录NCQ命令完成信息和第二标记信息。

SDB FIS是NCQ命令执行结束的标志，因此SDB FIS包含NCQ命令执行的结果。当STPBridge检测到当前传输的Data FIS出错，进入错误处理状态，等待接收SATA盘发出的FIS，如果不是SDB FIS，则中断数据传输，继续等待接收FIS。即，当所述SAS2SATA Bridge接收到来自SATA的SDB FIS时，提取并记录SDB FIS中携带的NCQ命令完成信息和第二标记信息。所述NCQ命令完成信息用于标记已经完成的NCQ命令，用于在后续的操作中将完成的NCQ命令排除。所述第二标记信息可为SDB tag。SDB可以将多个NCQ命令的执行结果合并在一次传输中上报，所以需要分析SDB携带的信息并执行整合处理。当SAS2SATA Bridge接收到来自SATA的SDB FIS时，其中携带的SDB tag会被记录在sdb_tag栏位。当SATA bridge向HBA发出SDB FIS时，其携带的SDB tag将会从sdb_tag栏位中删除。

S103、当所述SAS2SATA Bridge接收到Data FIS，并且传输出错时，记录第三标记信息，并在所述第三标记信息中定位出错标记。

默认条件下，SAS2SATA Bridge不对接收到的Data FIS进行检查，认定其数据正常。如图3所示，仅当Data FIS传输出错，即对端设备反馈Data FIS(Error)时，记录DataFIS中对应的I/O的第三标记信息。第三标记信息可为I/O tag。然后确定出错的I/O命令。由于错误已经产生，还需要对SAS2SATA Bridge状态机执行初始化。如果出错的Data FIS是由HBA向SATA盘方向传输，则SAS2SATA Bridge在初始化之后等待SATA盘发出的SDB(Error)FIS并向HBA转发即可，否则执行下一步处理。

S104、将第一、第三标记信息与所述第二标记信息进行对比，根据对比结果确定错误处理流程。

首先对比所记录的第二标记信息SDB tag、第一标记信息DMA Setup tag和第三标记信息I/O tag。由于NCQ命令必须以SDB FIS上报状态，所以SATA盘发送DMA Setup FIS，必然会发送对应的SDB tag。通过对比，检查DMA Setup tag和I/O tag是否都被SDB tag包含。如果都被SDB tag包含，则表示第一、第三标记信息已在SATA盘侧处理完成，跳转S105进行SDB(Error)FIS重组。如果未被包含，则表示SATA盘会继续进行FIS传输，返回S102的等待SDB FIS的操作。

由于SDB tag保存所有NCQ命令的tag信息，每个SDB tag都包含多个tag栏位，DMASetup FIS的tag对应一个NCQ命令；通过对比，查找出两者都有效的SDB tag栏位，这些栏位表明该tag已经完成，可以将上述栏位从SDB tag中移除。即，如果ds_tag中的所有tag信息同时存在于sdb_tag栏位中，则表示SATA盘已经完成ds_tag中所有tag对应的命令。如果DMASetup tag的栏位有效，但SDB tag栏位无效，则表示I/O命令出错，需要保留对应的tag。即如果ds_tag中有tag不存在于sdb_tag栏位中，记为tag0，则表示SATA盘还未完成tag0对应的命令，SATA盘后续需要对tag0进一步传输，即返回S102的等待SDB FIS的操作。

S105、移除所述第二标记信息中的所述出错标记，并将SDB Error FIS进行重组，然后将所述第二标记信息上报给HBA。

在S104的基础上，当前第二标记信息SDB tag已经不包含出错的DMA Setup tag和出错的I/O tag相对应的tag栏位。移除完成之后，将SDB Error FIS重组，同时将经过移除处理之后的SDB tag上报给HBA。具体可以由STP Bridge将sdb_tag与ds_tag进行重组，如果tag同时存在于sdb_tag和ds_tag，则在sdb_tag中删除该tag信息，最终获取到的数据记为sdb_err_tag。如果当前出错的I/O tag已经包含在SDB tag中，则表示SATA盘已经完成一次SDB上报工作，只需要直接对比已记录的各种FIS的tag信息来确定是否有发送成功但未上报给HBA的NCQ命令，如果有则向HBA进行上报，以使HBA能够获取已经完成的NCQ命令，并等待HBA下发FIS处理上述错误。按照预先设定好的sdb fis帧头与sdb_err_tag重组SDB FIS，并发送给HBA，当发送成功后，SAS2SATA bridge退出错误管理。如果当前出错的I/O tag未包含在SDB tag中，则强制中止接收SATA盘的数据，等待新的SDB FIS，重新执行上述tag对比过程。

从以上实施例中可以看出，本发明的SAS2SATA Bridge错误处理方法，通过实时解析发送的FIS，确定FIS出错时的I/O tag以及出错前后的I/O tag，准确定位出错的NCQ命令，减少HBA重复访问操作，能够提高整个系统的I/O效率。

相应地，参见图4，本发明在第二方面提供了一种EDFB模式下SAS2SATA Bridge的错误处理装置，包括：

第一记录单元201，用于当所述SAS2SATA Bridge接收到来自SATA的DMA SetupFIS时，记录第一标记信息；

第二记录单元202，用于当所述SAS2SATA Bridge接收到来自SATA的SDB FIS时，记录NCQ命令完成信息和第二标记信息；

第三记录单元203，用于当所述SAS2SATA Bridge接收到来自SATA的Data FIS，并且传输出错时，记录第三标记信息，并在所述第三标记信息中定位出错标记；

第一移除单元204，用于将第一、第三标记信息与所述第二标记信息进行对比，根据对比结果确定错误处理流程；

第二移除单元205，用于移除所述第二标记信息中的所述出错标记，并将SDBError FIS进行重组，然后将所述第二标记信息上报给HBA。

需要说明的是，以上所示的流程图或结构图仅用于说明而非限定本发明的技术方案。本领域技术人员可以理解，在本发明基础上可以根据实际需要而上述方法流程细节等做出容易想到的任意调整，而不应将本发明限于上述示例的具体结构或参数。

尽管参照前述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，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种EDFB模式下SAS2SATA Bridge的错误处理方法，其特征在于，包括：

S101、当所述SAS2SATA Bridge接收到来自SATA的DMA Setup FIS时，记录第一标记信息；

S102、当所述SAS2SATA Bridge接收到来自SATA的SDB FIS时，记录NCQ命令完成信息和第二标记信息；

S103、当所述SAS2SATA Bridge接收到来自SATA的Data FIS，并且传输出错时，记录第三标记信息，并在所述第三标记信息中定位出错标记；

S104、将第一标记信息、第三标记信息与所述第二标记信息进行对比，根据对比结果确定错误处理流程，进一步包括：

检查所述第一标记信息和第三标记信息是否都包含在所述第二标记信息中，若是，则执行步骤S105；

S105、移除所述第二标记信息中的所述出错标记，并将SDB Error FIS进行重组，然后将所述第二标记信息上报给HBA；

其中，所述第一标记信息为DMA Setup tag，所述第二标记信息为SDB tag，所述第三标记信息为I/O tag。

2.根据权利要求1所述的EDFB模式下SAS2SATA Bridge的错误处理方法，其特征在于，在记录所述第一标记信息之后，方法还包括：

在发出所述DMA Setup FIS之后，将所述DMA Setup FIS中的所述第一标记信息清除。

3.根据权利要求1所述的EDFB模式下SAS2SATA Bridge的错误处理方法，其特征在于，在记录所述第二标记信息之后，方法还包括：

在发出所述SDB FIS之后，将所述SDB FIS中的所述第二标记信息清除。

4.根据权利要求1所述的EDFB模式下SAS2SATA Bridge的错误处理方法，其特征在于，在所述第三标记信息中定位出错标记之后，方法还包括：

将所述SAS2SATA Bridge的状态机初始化。

5.一种EDFB模式下SAS2SATA Bridge的错误处理装置，其特征在于，包括：

第一记录单元，用于当所述SAS2SATA Bridge接收到来自SATA的DMA Setup FIS时，记录第一标记信息；

第二记录单元，用于当所述SAS2SATA Bridge接收到来自SATA的SDB FIS时，记录NCQ命令完成信息和第二标记信息；

第三记录单元，用于当所述SAS2SATA Bridge接收到来自SATA的Data FIS，并且传输出错时，记录第三标记信息，并在所述第三标记信息中定位出错标记；

第一移除单元，用于将所述第一标记信息、第三标记信息与所述第二标记信息进行对比，根据对比结果确定错误处理流程；所述第一移除单元进一步被配置为：

检查所述第一标记信息和第三标记信息是否都包含在所述第二标记信息中，若是，则由第二移除单元移除所述第二标记信息中的所述出错标记；

所述第二移除单元，用于移除所述第二标记信息中的所述出错标记，并将SDB ErrorFIS进行重组，然后将所述第二标记信息上报给HBA；

其中，所述第一标记信息为DMA Setup tag，所述第二标记信息为SDB tag，所述第三标记信息为I/O tag。

6.根据权利要求5所述的EDFB模式下SAS2SATA Bridge的错误处理装置，其特征在于，所述第一记录单元进一步被配置为：

在记录所述第一标记信息之后，当发出所述DMA Setup FIS时，将所述DMA Setup FIS中的所述第一标记信息清除。

7.根据权利要求5所述的EDFB模式下SAS2SATA Bridge的错误处理装置，其特征在于，所述第二记录单元进一步被配置为：

在记录所述第二标记信息之后，当发出所述SDB FIS时，将所述SDB FIS中的所述第二标记信息清除。

8.根据权利要求5所述的EDFB模式下SAS2SATA Bridge的错误处理装置，其特征在于，所述第三记录单元进一步被配置为：

在所述第三标记信息中定位出错标记之后，将所述SAS2SATA Bridge的状态机初始化。

Images