[发明专利]针对远程存储器访问的NVM EXPRESS控制器

说明书

一种用于使能非易失性存储器Express(NVMe)的方法和系统以及针对远程存储器访问的NVM EXPRESS控制器，该NVMe用于在以太网或者其他网络上访问远程固态驱动器(SSD)(或者其他类型的远程非易失性存储器)。提供了用于使得CPU能够使用NVMe协议访问远程非易失性存储器的扩展的NVMe控制器。扩展的NVMe控制器被实现在一个服务器上，该服务器用于经由以太网交换机与其他服务器或者非易失性存储器通信。通过对其进行修改以提供特殊的以太网上的NVM帧，NVMe协议用于以太网或者类似网络上。

相关申请引用

本申请是国际申请号为PCT/US2014/043279、国际申请日为2014年6月19日、优先权日为2013年6月26日和2014年2月26日、进入中国国家阶段日期为2016年1月29日、中国国家申请号为201480042920.8的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明总体上涉及在网络上使用非易失性存储器Express(NVMe)协议并利用低延时来访问远程存储器。

背景技术

通常，CPU可以在网络上通过使用网络协议来访问远程存储器或者I/O设备。用于访问远程存储器或者I/O设备的一个常规方法是通过iSCSI存储。该方法通过CPU使用大量的处理，其增加总访问延时。经由iSCSI存储访问远程存储器或者I/O设备通常具有比对本地存储器或者I/O设备的直接访问大四到五倍的延时。这导致针对在网络上要求远程存储器或者I/O设备访问的系统的显著的性能和吞吐量退化。

处理本地非易失性存储器访问的相对新的接口标准是NVM Express(NVMe)，有时被称为非易失性存储器主机控制器接口规范。NVMe是寄存器级接口，其允许主机软件与非易失性存储器子系统通信。该接口针对企业和客户端固态驱动器(SSD)而被优化，其通常附接到PCI Express(PCIe)接口。NVMe提供对本地非易失性存储器的直接I/O访问。使用NVMe，与诸如SAS(串行SCSI)或者SATA(串行ATA)的传统I/O接口上的连接相比较，减少了读取和写入操作的延时。

然而，NVMe具有关于以太网交换机或者其他类型的网络上的数据传递的限制。通常，NVMe被设计为访问本地SSD并且未在通过网络访问远程存储方面被定义。如现今所定义的NVMe不提供用于通过网络通过多个主机CPU访问多个远程SSD的方案。因此，存在使得NVMe能够在网络(例如，以太网)上高效地工作以用于在网络上访问远程SSD和命名空间的需要。

发明内容

本发明通过提供一种系统来克服现有技术的限制，该系统使能使用NVMe命令在外部网络(诸如以太网)上对远程非易失性存储器的访问。在一个方面中，扩展的NVMe控制器提供该能力。

在一种方法中，扩展的NVMe控制器使得CPU能够使用NVMe协议来访问远程非易失性存储器(例如，SSD)。例如，扩展的NVMe控制器被实现在用于经由以太网交换机与其他服务器或者SSD通信的一个服务器上。可以通过提供以太网上的NVM(NVMoE)帧在以太网上使用NVMe协议。在一个实施方式中，定义NVMoE帧，其指定通过以太网由扩展的NVMe控制器所传输的NVMoE命令。扩展的NVMe控制器包括用于基于NVMoE帧的定义来将NVMe命令转换为NVMoE命令的转换机制。特别地，通过映射表支持转换机制，映射表用于将NVMe控制器的主机标识符(HSID)和/或NVMe命令的命名空间标识符(NSID)映射到NVMoE命令中所包括的以太网介质访问控制(MAC)地址。

在另一方面中，扩展的NVMe控制器配备有用于从通过外部网络所传输的NVMe命令的损耗恢复的重试机制。重试机制包括用于检测NVMe命令的损耗的定时器，并且如果NVMe命令被确定为根据定时器的丢失，则重试机制将重新发出NVMe命令。