[发明专利]一种双模SATA传输层优化方法

说明书

本发明提供了一种双模SATA传输层优化方法，当SATA传输层状态机处于HT_HostIdle状态时，确定SAS控制器的当前模式是否为STP模式，基于SAS控制器的当前模式和预定义事件，将SATA传输层状态机跳转到与预定义事件相对应的目的状态；当SATA传输层状态机处于HT_DS_FIS状态时，如果数据方向为写方向并且auto active bit置位，则将SATA传输层状态机跳转到HT_HostIdle状态；当SATA传输层状态机接收到DMA active FIS并处于HT_DMAOTrans1状态时，将SATA传输层状态机直接跳转到HT_HostIdle状态。本发明避免了SAS控制器在并发控制的STP场景下的状态异常，并通过链路层上报的链路协商结果自动选择传输层工作模式，使用一套设计即可支持STP和SATA设备直连两种场景。

技术领域

本发明属于磁盘连接技术领域，特别涉及一种双模SATA传输层优化方法。

背景技术

SATA(Serial ATA)是一种高速串行总线，采用串行差分信号连接方式和点对点的传输方式，内置数据/命令校验单元，纠错能力强，支持噪声滤除和热插拔，具有管脚数量少、数据传输速率快、可靠性高、兼容性好等特性，目前被业界广泛用于存储设备和主机之间的主要I/O接口。SATA的拓扑结构是点对点式，主机可以通过端口多路器链接支持多个设备，每个设备百分百占用总线带宽，并且一个设备的链接出错不会影响其他设备的链接。

SAS作为新一代SCSI技术，类似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协议标准中的STP是在SATA协议的底层传输逻辑基础上，将其承载于SAS底层(物理层+链路层+传输层)进行传输的方法。STP协议规范定义了SAS系统和SATA设备通信技术细节。其中STP的传输层采用SATA标准协议定义的传输层实现为基础，并适配SAS标准中的Port层(端口层)功能。

典型的SAS数据存储拓扑结构中，SAS控制器通过一级或者多级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STP/SATA桥，完成SAS协议到SATA协议的转换，以兼容SATA磁盘设备连接。图1为将SATA设备接入SAS网络中的典型STP连接示意图。SAS controller(SAS控制器)作为控制命令和数据读写命令的发起者，负责管理整个存储系统的拓扑结构，发出磁盘数据读写命令，接收设备响应；SAS Expander用于扩展存储系统的拓扑结构，兼容SATA设备连接；SATA磁盘存储设备存储业务数据并接入SAS系统。

为说明SATA标准传输层在支持SAS的STP应用场景时存在的问题，以FPDMA(SATA标准中定义的First-Party DMA)写操作为例，描述典型的STP消息交互场景。如图2所示：主机初始化后下发FPDMA命令，经主机端SATA传输层将命令内容组帧后发送至设备驱动；设备端接收到命令后将其加入驱动执行队列，然后向主机发送应答帧以通知接收FPDMA命令完成；主机端SATA传输层接收解析收到的设备应答命令帧并通知主机；设备端执行完成FPDMA命令后，向主机发送DMA setup FIS以表示接收数据准备就绪，主机将此FIS帧内容用于DMA相关配置。随后设备端发送DMA active FIS请求主机发送数据，主机端SATA传输层接收解析设备返回的DMA setup FIS和DMA active FIS并上报应用层；主机配置完成DMA后，开始启动发送数据。主机端SATA传输层进入发送数据流程，将待发送数据组成数据帧后进行发送，并检查发送状态；设备端接收数据后通过驱动写入硬盘对应扇区，待执行完毕后向主机返回SetDevBits FIS以通知状态；主机端SATA传输层接收解析收到的SetDevBits FIS并上报主机以更新对应状态，并通知软件结束当前进程。