一种SAS存储系统磁盘异常处理方法和装置与流程

本发明属于磁盘存储设计领域，特别涉及一种sas存储系统磁盘异常处理方法。

背景技术：

1、在sas(串行连接scsi)存储系统架构中，sas i/o控制器与软件配合，用于完成存储系统的磁盘管理、i/o的管理和收发、sas协议的处理等事务。sas i/o控制器可以实现在hba/raid卡。hba(host bus adapter，总线适配器)和raid(磁盘冗余阵列)通常作为主机和外围存储设备之间连接的桥梁，不仅可以扩展服务器外围存储设备连接的数量，而且能够支持不同接口协议之间的转换，丰富了服务器系统的功能，同时满足了多样化系统应用场景。典型的sas存储系统如图1所示。磁盘阵列系统中的expander即扩展器，负责路由交换以及业务转发的功能。

2、如图2所示，在sas存储系统中，sas i/o控制器从软件构造命令开始到经过sas控制器将i/o下发到磁盘，然后从磁盘返回响应再回到软件，整个数据通路需要经过多级模块的处理。为了提高性能，sas i/o都是并发设计的，所以在sas i/o数据通路上的多个处理环节都设置有i/o缓存，用于保存执行中的i/o信息，包括磁盘侧，也存在很多待执行的i/o指令。同时，sas控制器中还管理系统中的所有磁盘设备信息。

3、在sas i/o执行过程中，可能会因为链路异常或者其他原因发生异常。在sas协议中，定义了abort task和abort task set两种指令。当某个i/o出现异常时，软件可通过abort task来执行异常处理，磁盘收到abort task指令时，将磁盘中残留的异常目标指令清除，i/o通路上的各个环节也需要将异常目标指令执行清除动作，然后将abort task应答给应用层软件；当磁盘的某个task set发生异常时，通过abort task set来执行异常处理，处理流程与abort task类似，区别在于针对的磁盘task set内对应的所有i/o。在这个过程中，需要回收对应异常i/o的相关资源，包括相应的iptt号(initiator port transfertag，即command id，表示i/o的标记)、上下文缓存、i/o缓存等资源，最后恢复对磁盘的正常访问。

4、然而，通过上述两条指令执行异常处理必须满足的前提条件是，磁盘还能与hba卡进行正常通信。如果发生拔盘或者换盘的动作，则无法通过abort task和abort task set来执行i/o资源的回收。因此在执行磁盘热插拔或者换盘操作时，软件需要执行一些操作来满足两个关键的要求。第一，需要避免旧的i/o下发到新的磁盘上。第二，缓存在数据通路上的原磁盘的所有i/o资源都需要回收。

5、针对第一个要求，现有技术中，在软件检测到掉盘之后，将目标磁盘置为无效的方式来避免旧磁盘的i/o继续下发到链路上。针对第二个要求，传统的sas协议没有定义回收磁盘i/o的指令，通常做法是等待链路上的i/o都按照正常流程执行完成，通过自然排空的方式完成i/o回收。但是这种方法存在的以下不足。首先是效率太低，等待i/o自然排空的时间较长，且无法预测。其次，在盘侧的i/o可能无法自然回收，需要等待i/o超时。图3示出了以上常规处理流程。

6、鉴于以上问题，软件处理该异常时，处理流程将会比较复杂和被动。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种sas存储系统磁盘异常处理方法和装置，旨在解决磁盘异常情况下的i/o回收效率较低和处理流程复杂的问题。

2、根据本发明的第一方面，提供了一种sas存储系统磁盘异常处理方法，包括：

3、检测sas存储设备的状态，当满足发起sas存储设备终止指令的条件时，通过应用层软件将所述sas存储设备终止指令下发到所述hba；

4、响应于所述hba接收到所述sas存储设备终止指令，清空所述sas存储设备对应的i/o缓存，回收所述sas存储设备对应i/o的硬件资源，并向所述应用层软件返回所述sas存储设备终止指令的执行结果。

5、优选地，所述sas存储设备终止指令是目标磁盘终止指令，并且所述发起sas存储设备终止指令的条件包括以下任一项：

6、当目标磁盘发生异常，应用层软件需要对已经下发的所述目标磁盘对应的所有i/o执行abort操作时；

7、当应用层软件需要将所述目标磁盘从存储系统中删除时；或

8、当应用层软件需要执行换盘操作时。

9、优选地，所述清空所述sas存储设备对应的i/o缓存，回收所述sas存储设备对应i/o的硬件资源，进一步包括：

10、扫描sas控制器内部缓存，清空所述目标磁盘的所有i/o，回收对应于所述目标磁盘的每个i/o的硬件资源；

11、将所述目标磁盘的所有i/o状态应答给应用层软件，以通知应用层软件回收对应于所述目标磁盘的所有i/o的软件资源；

12、判断所述目标磁盘的所有i/o是否清空完毕，若否，返回继续执行清空操作。

13、优选地，所述sas存储设备终止指令是目标端口终止指令，并且所述发起sas存储设备终止指令的条件包括以下任一项：

14、当目标端口发生异常，应用层软件需要对已经下发的所述目标端口下所有磁盘对应的所有i/o进行终止执行和回收操作时；

15、当应用层软件需要将所述目标端口从存储系统中删除时；或

16、当应用层软件需要执行端口切换操作时。

17、优选地，所述清空所述sas存储设备对应的i/o缓存，回收所述sas存储设备对应i/o的硬件资源，进一步包括：

18、扫描sas控制器内部缓存，清空所述目标端口下所有磁盘的对应i/o，回收对应于所述目标端口下所有磁盘的每个i/o的硬件资源；

19、将所述目标端口的所有i/o状态应答给应用层软件，以通知应用层软件回收对应于所述目标端口下所有磁盘的所有i/o的软件资源；

20、判断所述目标端口下的所有i/o是否清空完毕，若否，返回继续执行清空操作。

21、根据本发明的第二方面，提供了一种sas存储系统磁盘异常处理装置，包括：

22、终止指令下发单元，用于检测sas存储设备的状态，当满足发起sas存储设备终止指令的条件时，通过应用层软件将所述sas存储设备终止指令下发到所述hba；

23、异常处理单元，用于响应于所述hba接收到所述sas存储设备终止指令，清空所述sas存储设备对应的i/o缓存，回收所述sas存储设备对应i/o的硬件资源，并向所述应用层软件返回所述sas存储设备终止指令的执行结果。

24、优选地，所述sas存储设备终止指令是目标磁盘终止指令，并且所述发起sas存储设备终止指令的条件包括以下任一项：

25、当目标磁盘发生异常，应用层软件需要对已经下发的所述目标磁盘对应的所有i/o执行abort操作时；

26、当应用层软件需要将所述目标磁盘从存储系统中删除时；或

27、当应用层软件需要执行换盘操作时。

28、优选地，所述异常处理单元进一步用于：

29、扫描sas控制器内部缓存，清空所述目标磁盘的所有i/o，回收对应于所述目标磁盘的每个i/o的硬件资源；

30、将所述目标磁盘的所有i/o状态应答给应用层软件，以通知应用层软件回收对应于所述目标磁盘的所有i/o的软件资源；

31、判断所述目标磁盘的所有i/o是否清空完毕，若否，返回继续执行清空操作。

32、优选地，所述sas存储设备终止指令是目标端口终止指令，并且所述发起sas存储设备终止指令的条件包括以下任一项：

33、当目标端口发生异常，应用层软件需要对已经下发的所述目标端口下所有磁盘对应的所有i/o进行终止执行和回收操作时；

34、当应用层软件需要将所述目标端口从存储系统中删除时；或

35、当应用层软件需要执行端口切换操作时。

36、优选地，所述异常处理单元进一步用于：

37、扫描sas控制器内部缓存，清空所述目标端口下所有磁盘的对应i/o，回收对应于所述目标端口下所有磁盘的每个i/o的硬件资源；

38、将所述目标端口的所有i/o状态应答给应用层软件，以通知应用层软件回收对应于所述目标端口下所有磁盘的所有i/o的软件资源；

39、判断所述目标端口下的所有i/o是否清空完毕，若否，返回继续执行清空操作。

40、相比于现有技术，本发明的技术方案通过自定义abort local by disk和abortlocal by port的硬件处理方式，基于磁盘或者基于端口的i/o异常处理时间由秒级提升到最大为毫秒级，使得异常处理效率显著提高，而且可以保证目标设备的i/o已经完全清理，不需要通过超时和扫描查询的方式来处理异常i/o，显著简化了软件处理流程。

41、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以通过在说明书、权利要求书以及附图中所指出的结构和流程来实现和获取。