CN117687579B - 桥接芯片 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种桥接芯片。为解决支持多种RAID数据储存模式的桥接芯片需要集成多种RAID处理器的问题，本发明所公开的桥接芯片，包括总线接口单元、SATA核心模块、RAID‑0处理器以及PHY层，总线接口单元可配置为镜像模式或直通模式；RAID‑0处理器可配置为条带模式或连接模式；通过将总线接口单元配置为镜像模式或直通模式，以及将RAID‑0处理器配置为条带模式或连接模式，并基于这些配置模式的不同组合，从而实现RAID‑0、RAID‑1或RAID‑01类型的数据存储模式。本发明以可配置的总线数据接口和可配置的RAID‑0处理器为技术手段，降低了RAID桥接芯片设计的逻辑复杂度，减少了芯片实现面积，降低了RAID处理器的设计难度。本发明适于芯片设计和数据存储领域。

Description

桥接芯片

技术领域

本发明涉及一种桥接芯片，具体涉及一种支持多种RAID类型的桥接芯片。

背景技术

为了解决磁盘输入/输出瓶颈问题，独立磁盘冗余阵列技术（Redundant Array ofIndependent Disks, RAID）即被提出。RAID其实就是用多个独立的磁盘组成在一起形成一个大的磁盘系统，从而实现比单块磁盘更好的存储性能和更高的可靠性。常见的RAID类型的数据存储模式通常分为RAID-0、RAID-1、RAID-5、RAID-01、RAID-10等。

RAID-0：也称条带化RAID，至少使用两块硬盘来存储数据，但是要存储的数据不是全部存在某一块硬盘上，而是把要存储的数据分成条带化均等的多部分，然后平均分散存储在组成RAID-0的磁盘阵列上。

RAID-1：也称镜像存储，RAID-1至少需要两块硬盘组成，两块硬盘互为备份，存储的内容完全相同。建议硬盘容量大小也要一样，如果不一样，那实际可用容量不超过较小的那块硬盘的容量。若其中一块硬盘损坏，可以通过另外一块硬盘的数据进行恢复。

RAID-01：RAID-01兼备了RAID-1和RAID-0的优点。首先基于RAID-0模式将数据分为N份并发的读写，这样保障了数据的效率，其中N为正整数；并且在每一份磁盘上又会基于RAID-1技术，当要写入数据的时候，将所有的数据在镜像磁盘上同时写入，相当于写了双份数据，起到了数据保障的作用。

市场现有的RAID桥接芯片，所支持的RAID模式单一；而实现多RAID功能的芯片，则需要将各RAID模式的处理器逻辑汇聚在一起，导致RAID处理器模块设计较为复杂，给后续芯片集成及设计带来一定的困难。

为了解决现有技术的不足，本发明提供了一种多RAID模式的桥接芯片,该发明仅通过一种RAID处理器，可以实现三种RAID模式：RAID-0、RAID-1及RAID-01存储模式，降低了RAID处理器的设计难度。

发明内容

为了缓解或部分缓解上述技术问题，本发明的解决方案如下所述：

一种桥接芯片，包括总线接口单元、SATA核心模块、RAID-0处理器以及PHY层，所述总线接口单元可配置为镜像模式或直通模式；所述RAID-0处理器可配置为条带模式或连接模式；通过将总线接口单元配置为镜像模式或直通模式，以及将RAID-0处理器配置为条带模式或连接模式，并基于这些配置模式的不同组合，从而实现RAID-0或RAID-1或RAID-01类型的数据存储模式。

某实施例中，若实现RAID-0类型的数据存储模式，则总线接口单元配置为直通模式，RAID-0处理器配置为条带模式。

某实施例中，若实现RAID-1类型的数据存储模式，则总线接口单元配置为镜像模式，RAID-0处理器配置为连接模式。

某实施例中，若实现RAID-01类型的数据存储模式，则总线接口单元配置为镜像模式，RAID-0处理器配置为条带模式。

某实施例中，待存储数据经过AMBA接口传输至总线接口模块，总线接口模块通过FIFO接口将其输出的数据传输至SATA核心模块。

某实施例中，SATA核心模块和RAID-0处理器之间通过FIFO接口传输数据；SATA核心模块和PHY层之间通过PCIe物理层接口传输数据。

某实施例中，所述PHY层将数据存储至磁盘之中。

某实施例中，所述PHY层将并行数据转化成为串行数据，或者将串行数据转化为并行数据。

某实施例中，若总线接口模块被配置镜像模式，则对待存储数据执行镜像操作后，并分别发送待存储数据和待存储数据的镜像数据至第一SATA核心模块和第二SATA核心模块。

某实施例中，所述桥接芯片中用于实现RAID功能的处理器，仅包括RAID-0处理器。

本发明技术方案，具有如下有益的技术效果之一或多个：

1）提供一种多RAID类型桥接芯片，可以根据用户需求灵活选择RAID存储类型。该芯片仅通过一种RAID模式处理器原理，可以实现三种RAID模式，降低了RAID桥接芯片设计的逻辑复杂度，减少了芯片实现面积，降低了RAID处理器的设计难度。

2）仅适用一组AMBA接口，通过一个AXI 主机口和一个从机口即可与上游交互，降低了RAID桥接芯片的面积和成本，以及集成复杂度。

3）配置总线接口单元模块及RAID-0处理器模块模式，可灵活切换选择RAID模式。

此外，本发明还具有的其它有益效果将在具体实施例中提及。

附图说明

图1是桥接芯片的逻辑结构图；

图2是桥接芯片数据处理流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明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作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。

其中，在本发明的描述中，除非另有说明,“/”表示前后关联的对象是一种“或”的关系，例如，A/B可以表示A或B；本发明中的“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况，其中A，B可以是单数或者复数。

在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”是指两个或多于两个。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指的这些项中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如，a，b，或c中的至少一项(个)，可以表示：a，b，c，a-b，a-c，b-c，或a-b-c，其中a，b，c可以是单个，也可以是多个。

另外，为了便于清楚描述本发明实施例的技术方案，在本发明的实施例中，采用了“第一”、“第二”等字样对功能和作用基本相同的相同项或相似项进行区分。本领域技术人员可以理解“第一”、“第二”等字样并不对数量和执行次序进行限定，并且“第一”、“第二”等字样也并不限定一定不同。

在本发明实施例中，“示例地”、“例如”等词用于表示作例子、例证或说明。本发明实施例中被描述为“示例地”、“例如”的任何实施例或设计方案不应被解释为比其它实施例或设计方案更优选或更具优势。确切而言，使用“示例地”、“例如”等词旨在以具体方式呈现相关概念，便于理解。

为了更好的说明本发明，在下文的具体实施方式中给出了众多的具体细节。本领域技术人员应当理解，没有某些具体细节，本发明同样可以实施。在一些实例中，对于本领域技术人员熟知的方法、手段、元件和电路未作详细描述，以便于凸显本发明的主旨。

参考图1，其公开了本发明所披露的一种桥接芯片的逻辑结构图。本发明所述的桥接芯片，具体为一种多RAID类型桥接芯片，该发明可进一步拆分为如下子模块：总线接口单元、SATA核心模块、RAID-0处理器以及物理（PHYsical, PHY）层。桥接芯片传输待存储数据的最终存储设备为串行高级技术附件（Serial Advanced Technology Attachment, SATA）存储设备，举例而言是磁盘1、磁盘2、……和磁盘n，n为不小于2的正整数。

本发明的总线接口单元具有镜像模式和直通模式，通过用户的配置，运行中的总线接口单元可以实现其中的一项功能。镜像功能，即将数据复制一份，使得一份数据变成两份相同的、互为镜像的数据。

本发明的RAID-0处理器具有执行条带模式存储功能和执行连接模式存储功能，这些也是用户通过配置而选择的。

用户需根据想要的RAID类型提前配置总线接口单元及RAID-0处理器的模式。这些可选的模式，在前文中已有描述。对本发明而言，这里的RAID类型具体分为RAID-0、RAID-1、RAID-01三种。

本发明中，待存储数据从上游通过高级微控制器总线架构（AdvancedMicrocontroller Bus Architecture, AMBA）接口传输至总线接口单元，转为先入先出（First In First Out, FIFO）接口后送入SATA核心模块。而SATA核心模块、RAID-0处理器及PHY层，共同实现物理存储设备的SATA存储接口。SATA核心模块、RAID-0处理器和PHY层，分别通过FIFO接口以及标准的PCIe物理层接口（Physical Interface for Pci Express,PIPE）连接。RAID-0处理器通过FIFO接口与上游SATA核心模块连接，并通过PCIe物理层接口与下游PHY层连接，最终通过PHY层将数据发送到最终的SATA存储设备中，比如磁盘1、磁盘2、……和磁盘n，n为正整数。

其中，SATA核心模块主要是为实现物理存储设备的SATA存储接口/模块。PHY层的主要作用就是把并行数据转化成为串行数据，或者将串行数据转化为并行数据。

RAID-0处理器，是为实现RAID-0存储的设备，有条带模式和连接模式可供用户选择。在本发明中，RAID-0处理器协同总线接口单元模块，可以实现RAID-0或RAID-1或RAID-01模式；若要实现RAID-1存储，则需将其设置为连接模式；若要实现RAID-0或RAID-01模式，需切换至条带模式。

参考图2，其展示了根据用户不同的需求及用户配置，通过同一套设备如何实现RAID-0或RAID-1或RAID-01模式，且该设备中仅仅只需要设有RAID-0处理器。

参考前文对RAID-0处理器、总线接口单元模式类型的描述，在存储系统传输数据前，需要配置RAID-0处理器的模式，和配置总线接口单元的模式。

在传输数据过程中，相比于传统方案中，将上游待存储数据直接传输到SATA核心模块，在本发明中前述过程中还包括总线接口单元对数据的处理过程。若用户选择了要实现RAID-1或RAID-01模式的存储，总线接口单元将数据镜像操作后同时发送到下游的SATA核心模块；若要实现RAID-0模式存储，则总线接口单元将数据以直通方式下发到SATA核心模块。

若总线接口模块被配置镜像模式，则对待存储的数据执行镜像操作后，分别发送数据和镜像数据至第一SATA核心模块和第二SATA核心模块。

若总线接口模块被配置直通模式，则直接发送数据至对应的SATA核心模块。

当数据从SATA核心模块传输至RAID-0处理器后，接着检查RAID-0处理器的配置模式。

若RAID-0处理器配置为连接模式，则以连接模式发送数据至存储设备；若RAID-0处理器配置为条带模式，则以条带模式发送数据至存储设备。

若用户想实现RAID-1模式存储，则需要将RAID-0处理器设置为连接模式；若要实现RAID-0或RAID-01模式存储，则需要将RAID-0处理器设置为条带模式。

综上所述，若实现RAID-0存储模式：则总线接口单元应配置为直通模式，RAID-0处理器应配置为条带模式。

若实现RAID-1存储模式：则总线接口单元应配置为镜像模式，RAID-0处理器应配置为连接模式。

若实现RAID-01存储模式：则总线接口单元应配置为镜像模式，RAID-0处理器应配置为条带模式。

通过以上配置组合，即可实现仅仅只包括一套RAID-0处理器的桥接芯片，即可实现多种RAID模式的配置选择，降低桥接芯片的研发成本。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种桥接芯片，包括总线接口单元、SATA核心模块、RAID-0处理器以及PHY层，其特征在于：

所述总线接口单元可配置为镜像模式或直通模式；

所述RAID-0处理器可配置为条带模式或连接模式；

通过将总线接口单元配置为镜像模式或直通模式，以及将RAID-0处理器配置为条带模式或连接模式，并基于这些配置模式的不同组合，从而实现RAID-0或RAID-1或RAID-01类型的数据存储模式；

若实现RAID-0类型的数据存储模式，则总线接口单元配置为直通模式，RAID-0处理器配置为条带模式；

若实现RAID-1类型的数据存储模式，则总线接口单元配置为镜像模式，RAID-0处理器配置为连接模式；

若实现RAID-01类型的数据存储模式，则总线接口单元配置为镜像模式，RAID-0处理器配置为条带模式。

2.根据权利要求1所述的桥接芯片，其特征在于：

待存储数据经过AMBA接口传输至总线接口模块，总线接口模块通过FIFO接口将其输出的数据传输至SATA核心模块。

3.根据权利要求2所述的桥接芯片，其特征在于：

SATA核心模块和RAID-0处理器之间通过FIFO接口传输数据；

RAID-0处理器和PHY层之间通过PCIe物理层接口传输数据。

4.根据权利要求3所述的桥接芯片，其特征在于：

所述PHY层将数据存储至磁盘之中。

5.根据权利要求3所述的桥接芯片，其特征在于：

所述PHY层将并行数据转化成为串行数据，或者将串行数据转化为并行数据。

6.根据权利要求1所述的桥接芯片，其特征在于：

若总线接口模块被配置镜像模式，则对待存储数据执行镜像操作后，并分别发送待存储数据和待存储数据的镜像数据至第一SATA核心模块和第二SATA核心模块。

7.根据权利要求1所述的桥接芯片，其特征在于：

所述桥接芯片中用于实现RAID功能的处理器，仅包括RAID-0处理器。