TWI573015B - 防超時方法及資料處理系統 - Google Patents

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Description

防超時方法及資料處理系統
本案係有關於一種資料處理系統中的控制方法，尤指一種用於資料處理過程中防止超時的控制方法。
隨著技術發展，用來處理數位檔案的資料處理系統快速發展，例如磁碟陣列(Redundant Array of Independent Disks,RAID)、資料伺服器(data center)、電腦系統等，大量用在個人、企業、雲端服務等應用場合。資料處理系統可根據使用者或系統產生的讀取/寫入指令，由磁碟模組讀取相對應的資訊，或寫入檔案至磁碟模組中的特定位置。
提供當使用者或系統連續下達許多讀取/寫入指令時，若某一個操作指令(可能需要讀取大量資料)連續佔用太長的時間，可能導致其他的操作指令等待超時(time out)，並進而產生等待超時之後的相關異常情況，例如後續的其他操作指令遺失、指令暫存序列溢位或是高優先權的操作指令無法即時地被執行等。
本揭示之一態樣為一種防超時方法，應用於資料處理系統中，資料處理系統包含磁碟模組，防超時方法包括下列步驟：將該磁碟模組之總容量設定為多數個虛擬磁碟容量，該些虛擬磁碟容量各自具有一指令暫存序列，用以暫存該些虛擬磁碟容量各自的操作指令；選取該些指令暫存序列其中一個，並處理被選取之該指令暫存序列中的操作指令；計算被選取之該指令暫存序列所連續處理之一連續操作總值；以及，若連續處理之該連續操作總值超過一定義門檻值，則選取該些指令暫存序列中另一個。
本揭示之另一態樣為一種資料處理系統，其包括磁碟模組以及控制模組。磁碟模組包含一磁碟控制單元用以將該磁碟模組之總容量設定為多數個虛擬磁碟容量，該些虛擬磁碟容量各自具有一指令暫存序列用以暫存各自的操作指令。控制模組包含處理單元以及防超時單元。處理單元用以依序選取其中一個指令暫存序列，並處理被選取之該指令暫存序列中的操作指令。防超時單元用以計算該處理單元針對被選取之該指令暫存序列所連續處理之一連續操作總值，若連續處理之該連續操作總值超過一定義門檻值，則使該處理單元選取另一指令暫存序列。
為讓本揭示內容能更明顯易懂，所附符號之說明如下：
100‧‧‧資料處理系統
120‧‧‧磁碟模組
122‧‧‧儲存單元
124‧‧‧磁碟控制單元
140‧‧‧控制模組
142‧‧‧處理單元
144‧‧‧防超時單元
VOL1,VOL2,VOL3,VOL4‧‧‧虛擬磁碟容量
QUE1,QUE2,QUE3,QUE4‧‧‧指令暫存序列
S200~S410‧‧‧步驟
第1圖繪示根據本案一實施例中一種資料處理系統的示意圖； 第2圖繪示根據本揭示之一實施例中的一種防超時方法的方法流程圖；第3圖繪示根據本揭示之一實施例中的另一種防超時方法的方法流程圖；以及第4圖繪示根據本揭示之一實施例中的另一種防超時方法的方法流程圖。
以下將以圖式及詳細敘述清楚說明本揭示內容之精神，任何所屬技術領域中具有通常知識者在瞭解本揭示內容之較佳實施例後，當可由本揭示內容所教示之技術，加以改變及修飾，其並不脫離本揭示內容之精神與範圍。
請參閱第1圖，其繪示根據本案一實施例中一種資料處理系統100的示意圖。如第1圖所示，資料處理系統100包含磁碟模組120以及控制模組140。實際應用中，資料處理系統100可為磁碟陣列(Redundant Array of Independent Disks,RAID)、資料伺服器(data center)、電腦系統或其他具相等性的資料處理/儲存裝置。
於此實施例，磁碟模組120包含了儲存單元122以及磁碟控制單元124。磁碟控制單元124用以將磁碟模組120中儲存單元122之總容量設定為多數個虛擬磁碟容量(Disk Volume)。
舉例來說，於此實施例中磁碟控制單元124將儲存單元122之總容量以相鄰磁區(sector)為一組依序設定為 四個虛擬磁碟容量VOL1,VOL2,VOL3,VOL4，但本揭示文件並不以分為四個虛擬磁碟容量為限。舉例來說，儲存單元122的前兩百個磁區(000~199)設定為一個虛擬磁碟容量VOL1(例如可用磁區分割或以程式定義方式進行區分)，儲存單元122的次兩百個磁區(200~399)設定為另一個虛擬磁碟容量VOL2(可用磁區分割或以程式定義方式)，依此類推。
實際情況中，設定之虛擬磁碟容量的總數可為2以上的任意自然數，可依據儲存單元122之總容量大小、所須處理的檔案大小或磁碟控制單元124的處理能力而對應調整。此外，每一個虛擬磁碟容量VOL1~VOL4並不限具有相同大小，亦可獨立調整。
如第1圖所示，控制模組140與磁碟模組120電性連接。於此實施例中，控制模組140包含處理單元142以及防超時單元144。
控制模組140可透過磁碟控制單元124對個別的虛擬磁碟容量VOL1,VOL2,VOL3,VOL4下達各種操作指令，以進行讀取/寫入/刪除/搬移/修改等相關操作。虛擬磁碟容量VOL1,VOL2,VOL3,VOL4分別對應的具有各自的指令暫存序列QUE1,QUE2,QUE3,QUE4用以暫存各自的操作指令。
實際應用中，指令暫存序列QUE1,QUE2,QUE3,QUE4並不限於如第1圖所示之獨立設置的，亦可為軟體/韌體/硬體方式實現的暫存序列並整合至儲存單元122或磁碟控制單元124當中。
實際應用中，各虛擬磁碟容量VOL1~VOL4的操作指令處理的內容與特性各自不同，舉例來說，部份操作指令所處理的內容可能涉及的是有時效性、小容量、頻率較高或系統基本運作所必須的讀取操作，需要即時且快速地反應；部份操作指令可能涉及的是大容量的多媒體影片檔案讀取，需要佔用較長的讀取時間，但相對重要性較低；部份操作指令可能涉及的是有較長時間且大容量的下載檔案寫入；部份操作指令可能涉及的是有較長時間且動態讀/寫的多媒體檔案轉換。由上述例子可知，各種的操作指令其處理的內容(大容量、小容量、系統必要設定內容、其他檔案內容)與特性(高時效性、低時效性)有所不同。
控制模組140包含處理單元142以及防超時單元144。於此實施例中，控制模組140中的處理單元142用以依序(sequentially)選取其中一個虛擬磁碟容量VOL1~VOL4所對應的指令暫存序列QUE1,QUE2,QUE3或QUE4，並處理被選取之指令暫存序列QUE1~QUE4中的操作指令。
在理想的狀態下，資料處理系統100欲使最先產生的操作指令能最優先處理，即先進先出(First In First Out,FIFO)原則。但為了避免單一個特定的虛擬磁碟容量連續佔用太長的時間(例如所有較先進入的指令操作均集中在同一個虛擬磁碟容量上)，資料處理系統100更進一步設置有防超時原則，作為先進先出原則之外的額外規則。
理想狀態下，資料處理系統100欲使對應各虛擬磁碟容量VOL1~VOL4(即指令暫存序列QUE1~QUE4中)的操 作指令能平均的執行。資料處理系統100中的防超時單元144，用以避免特定的虛擬磁碟容量連續佔用太長的時間，而導致其他的虛擬磁碟容量上的操作指令等待超時(time out)以及等待超時之後可能的異常情況，例如等待超時的虛擬磁碟容量可能發生操作指令遺失、指令暫存序列溢位(等待中的操作指令總數超過指令暫存序列最大容量)或是高優先權的操作指令無法即時地被執行等。
於此實施例中，防超時單元144用以計算處理單元142針對被選取之指令暫存序列QUE1~QUE4所連續處理之連續操作總值，若連續處理之連續操作總值超過定義門檻值，則使處理單元142選取另一指令暫存序列。下列實施例分別具體說明防超時單元144計算連續操作總值並重新選取的詳細作法。
請一併參閱第2圖，其繪示根據本揭示之一實施例中的一種防超時方法的方法流程圖，此防超時方法可適用於第1圖之實施例中的資料處理系統100，但本揭示文件並不以此為限，防超時方法亦可應用在其他具相等性的儲存裝置或系統中。
如第2圖所示，首先執行步驟S200，將磁碟模組(如第1圖中磁碟模組120)之總容量設定為多數個虛擬磁碟容量(如第1圖中的虛擬磁碟容量VOL1~VOL4)。每一個虛擬磁碟容量各自具有指令暫存序列(如第1圖中的指令暫存序列QUE1~QUE4)，分別用以暫存虛擬磁碟容量VOL1~VOL4各自的操作指令。
接著，執行步驟S202，選取指令暫存序列QUE1~QUE4其中一個指令暫存序列。
在初次執行時，步驟S202可依序選取指令暫存序列QUE1~QUE4之中第一個不為空序列(empty queue)的指令暫存序列。例如，若指令暫存序列QUE1不為空序列(表示有等待中的操作指令)，則選取指令暫存序列QUE1；若指令暫存序列QUE1為空序列，則判斷下一個指令暫存序列QUE2是否為空序列，依此類推，直到選取下一個不為空的指令暫存序列。
於此先提出一種假設狀態進行例示性說明，指令暫存序列QUE1中有五個等待中的操作指令、指令暫存序列QUE2中無等待中的操作指令；指令暫存序列QUE3中有十個等待中的操作指令；以及，指令暫存序列QUE4中有兩個等待中的操作指令。於此假設狀態下，則步驟S202首先選取指令暫存序列QUE1。
接著，執行步驟S204，處理被選取之指令暫存序列中的操作指令，藉此對虛擬磁碟容量VOL1進行操作。
於步驟S204之處理被選取之指令暫存序列中的操作指令的過程中，防超時方法更進一步執行步驟S206計算被選取之指令暫存序列(此例中為對應虛擬磁碟容量VOL1的指令暫存序列QUE1)所連續處理之操作指令總數。
接著，防超時方法執行步驟S208，判斷連續處理之操作指令總數是否超過定義門檻值。舉例來說，定義門檻值可設定為3，表示單一指令暫存序列(即單一虛擬磁碟 容量)所允許連續處理的操作指令總數為三個。
步驟S208若判斷目前連續處理之操作指令總數未超過定義門檻值時(即連續處理之操作指令總數為三個或三個以下時)，則回到步驟S206，繼續處理選取的指令暫存序列。
另一方面，步驟S208若判斷目前連續處理之操作指令總數已超過定義門檻值時(即連續處理之操作指令總數超過三個時)，則執行步驟S210，重新選取指令暫存序列。於步驟S210中重新選取指令暫存序列的作法，可為選擇下一個內容不為空序列的指令暫存序列(也就是由原選定的指令暫存序列往後依序搜尋，選擇次序最接近且不為空序列的指令暫存序列)。於前述的假設狀態下，指令暫存序列QUE2內容為空序列而指令暫存序列QUE3不為空序列，步驟S210係選取指令暫存序列QUE3。接著，回到步驟S204，處理被選取之指令暫存序列(此時為指令暫存序列QUE3)中的操作指令。
如上述防超時方法的實施例所示，防超時單元144可計算目前連續處理的操作指令總數，當操作指令總數達到預定門檻時並改為處理另一個虛擬磁碟容量所對應的指令暫存序列，藉此，可避免單一個特定的虛擬磁碟容量連續佔用處理單元142過長的時間。
此外，本揭示文件中防超時方法與防超時單元144判斷目前連續處理是否超時的判斷條件並不僅限於操作指令總數。請一併參閱第3圖，第3圖繪示根據本揭示之一 實施例中的另一種防超時方法的方法流程圖。
如第3圖所示，防超時方法首先執行步驟S300，將磁碟模組之總容量設定為多數個虛擬磁碟容量。接著，執行步驟S302，選取其中一個指令暫存序列。
接著，執行步驟S304，並處理被選取之指令暫存序列中的操作指令，藉此對虛擬磁碟容量進行操作。
與先前第2圖之實施例的不同之處在於，第3圖之實施例中的防超時方法執行步驟S306計算被選取之指令暫存序列所連續處理之操作磁區總數。
接著，防超時方法執行步驟S308，判斷連續處理之操作磁區總數是否超過定義門檻值。舉例來說，定義門檻值可設定為50，表示單一指令暫存序列(即單一虛擬磁碟容量)所允許連續處理的操作磁區總數為50個磁區。
步驟S308若判斷目前連續處理之操作磁區總數未超過定義門檻值時(即連續處理之操作磁區總數為50個磁區或50個磁區以下時)，則回到步驟S306，繼續處理選取的指令暫存序列。
另一方面，步驟S308若判斷目前連續處理之操作指令總數已超過定義門檻值時(即連續處理之操作磁區總數超過50個磁區時)，則執行步驟S310，重新選取指令暫存序列(選擇下一個內容不為空的指令暫存序列)。接著，回到步驟S304，處理重新選取之後的指令暫存序列中的操作指令。第3圖中的防超時方法其他的細節作法大致與先前實施例相似，請參照第1圖與第2圖之實施例說明，在此 不另贅述。
如上述防超時方法的實施例所示，防超時單元144可計算目前連續處理的操作指令總數，當操作磁區總數達到預定門檻時並改為處理另一個虛擬磁碟容量所對應的指令暫存序列。
此外，請一併參閱第4圖，第4圖繪示根據本揭示之一實施例中的另一種防超時方法的方法流程圖。與先前實施例不同之處在於，第4圖中的防超時方法的步驟S406係計算被選取之指令暫存序列所連續處理之操作時間總長。接著，步驟S408係判斷連續處理之操作時間總長是否超過定義門檻值。若超過則進行步驟S410重新選取。
第4圖中的防超時方法其他的細節作法大致與先前實施例相似，請參照第1圖與第2圖之實施例說明，在此不另贅述。
基於上述各實施例，本揭示文件所提出的防超時方法以及資料處理系統，可將磁碟模組之總容量設定為多數個虛擬磁碟容量，並可計算目前連續處理的連續操作總值，當連續操作總值達到預定門檻時並改為處理另一個虛擬磁碟容量所對應的指令暫存序列。藉此，可平衡各虛擬磁碟容量之間處理狀態，並避免操作指令等待時間過長的超時(time out)異常。
雖然本案已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本案，任何熟習此技藝者，在不脫離本案之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本案之保護範圍當視 後附之申請專利範圍所界定者為準。
S200~S210‧‧‧步驟

Claims (10)

  1. 一種防超時方法，應用於一資料處理系統，其中該資料處理系統包含一磁碟模組，該防超時方法包括：將該磁碟模組之總容量設定為多數個虛擬磁碟容量，該些虛擬磁碟容量各自具有一指令暫存序列，該指令暫存序列係用以暫存該些虛擬磁碟容量各自的操作指令；選取該些指令暫存序列其中一個，並處理被選取之該指令暫存序列中的操作指令；計算被選取之該指令暫存序列所對應的操作指令的一連續操作總值；以及若該連續操作總值超過一定義門檻值，則選取該些指令暫存序列中的另一指令暫存序列。
  2. 如請求項1所述之防超時方法，其中將該磁碟模組之總容量設定為該些虛擬磁碟容量之步驟，該磁碟模組包含一儲存單元，該儲存單元具有多數個磁區，係包含：將該儲存單元之總容量以多數個相鄰的N個磁區為一組，依序設定為該些虛擬磁碟容量，其中N為任意正整數。
  3. 如請求項1所述之防超時方法，其中選取該些指令暫存序列其中一個之步驟，係包含：依序選取該些指令暫存序列之中第一個不為空序列的指令暫存序列。
  4. 如請求項1所述之防超時方法，其中計算該連續操作總值之步驟中，該連續操作總值為被選取之該指令暫存序 列所連續處理之一操作指令總數、一操作磁區總數或一操作時間總長。
  5. 如請求項1所述之防超時方法，其中若連續處理之該連續操作總值超過該定義門檻值，則選取另一個指令暫存序列之步驟包含：重新選擇該些指令暫存序列之中次序最接近且不為空序列的指令暫存序列。
  6. 一種資料處理系統，包括：一磁碟模組，包含一磁碟控制單元用以將該磁碟模組之總容量設定為多數個虛擬磁碟容量，該些虛擬磁碟容量各自具有一指令暫存序列用以暫存各自的操作指令；以及一控制模組，包含：一處理單元，該處理單元用以依序選取其中一個指令暫存序列，並處理被選取之該指令暫存序列中的操作指令；以及一防超時單元，用以計算該處理單元針對被選取之該指令暫存序列所連續處理之一連續操作總值，若連續處理之該連續操作總值超過一定義門檻值，則使該處理單元選取另一指令暫存序列。
  7. 如請求項6所述之資料處理系統，其中該磁碟模組更包含一儲存單元，該儲存單元具有多數個磁區，該磁碟控制單元將該儲存單元之總容量以多數個相鄰的N個磁區為一組，依序設定為該些虛擬磁碟容量，其中N為任意正整數。
  8. 如請求項6所述之資料處理系統，其中該處理單元係依序選取該些指令暫存序列之中第一個不為空序列的指令暫存序列。
  9. 如請求項6所述之資料處理系統，其中該防超時單元計算該連續操作總值時是計算被選取之該指令暫存序列所連續處理之一操作指令總數、一操作磁區總數或一操作時間總長。
  10. 如請求項6所述之資料處理系統，其中該防超時單元計算得知該連續操作總值超過該定義門檻值，則該防超時單元通知該處理單元重新選擇該些指令暫存序列之中次序最接近且不為空序列的指令暫存序列。
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