一种SSD后端数据通路管理加速模块及SSD设备制造技术

本发明专利技术公开了一种SSD后端数据通路管理加速模块，其特征在于包括了完全由硬件方式实现并自动执行的后端的nfc cmd管理模块，所述nfc cmd管理模块对SSD控制器向nand flash控制器发送的nfc cmd的进行缓存，根据nfc cmd对应的sata cmd tag进行回收，实现了多个nfc bank下并行执行bank间全乱序回收到按照sata cmd之间乱序sata cmd内顺序回收的转换。及应用该加速模块的SSD设备，后端数据通路管理加速模块可以直接返回sata cmd之间乱序sata cmd内顺序的buf node，可以使系统和SSD控制器都不再需要做大量的遍历操作，降低通路上的响应时间进而提升系统整体性能。

【技术实现步骤摘要】
一种SSD后端数据通路管理加速模块及SSD设备
本专利技术涉及一种SSD固态硬盘技术，特别涉及一种SSD后端数据通路管理加速模块及SSD设备。
技术介绍
相关名词解释: SSD:Solid State Drive，固态硬盘，与传统的机械硬盘相对应，是基于nandflash的存储设备。 Sata:Serial Advanced Technology Attachment，串行高级技术附件，一种基于行业标准的串行硬件驱动器接口协议。 Host:主机。 Device:本专利文件指SSD设备。 Sata cmd:sata命令，本专利文件指host发出用来通知device进行数据传输的命令行为。 front-end data path:前端数据通路，SATA〈->DRAM 之间的通路。 back-end data path:后端数据通路，DRAM〈->nand 之间的通路 ncq cmd:Native Command Queuing，原生命令队列，Sata cmd 的一种。 FPDMA:First Party DMA，单方 DMA。 Hw，hardware:硬件。 Fw, firmware:固件，本专利文件指的是SSD控制器的固件。 Buf node:缓冲区节点。 Sata cmd tag:在ncq cmd的情况下，host在发送这些cmd的时候标记，用于对这些cmd进行区分。 Outstanding cmd:ncq 情况下 device 端的 cmd 个数。 Xfer cmd:本专利文件指前端已经由Fw提交到Hw的进入hw xfer序列的cmd。 Xfer cmd idx:表明 xfer cmd 的顺序。 Buf node submit cnt:sw 本次向 hw 提交的 buf node 个数。 Buf node reclaim cnt:hw本次向fw释放的已经传输完毕的buf node个数 Bank:一种抽象的nand控制器对nand颗粒可以进行并行操作的级别。 nfc:nand flash controller, nand flash 控制器，是 SSD 主控中用于对 nandflash颗粒控制的硬件模块。 nfc cmd:nand flash 控制器操作命令。 对于基于SATA/SATA-E接口协议的SSD，按照SATA协议数据传输的要求，sata cmd内数据buf node要求严格顺序，而按照性能提升的要求，sata cmd之间数据buf node要求乱序。 SSD后端一般米用nand阵列实现，nand flash controller将多个nand颗粒按照ch/ce/lun进行管理，ch/ce/lun之间可以并行操作以提升性。Ch/ce/lun统一抽象为bank，实际情况下，nfc cmd在bank上的分布是不均衡，由于各个bank之间的并行性，会出现后提交的nfc cmd的bank操作比先交的nfc cmd的bank先完成的情况，即bank间nfccmd的乱序，在同一个bank内操作的完成仍然是顺序，即bank内顺序。 Bank之间nfc cmd的乱序与bank内顺序需要转化为sata cmd之间buf node乱序sata cmd内buf node顺序，这一转化目前主要由SSD控制器上的软件来实现，主要有两类具体实现方案: 第一类，在后端按照sata cmd建立回收list矩阵，按照sata cmd内顺序cmd间乱序的规律进行被动回收，nfc bank做完成状态标记，这种方案需要SSD控制器上的软件经常性的按照cmd遍历回收矩阵，确认各个cmd的下一个node是否可以回收。 第二类，在前端按照sata cmd建立软件xfer矩阵，进行主动排序回收，这种方案需要SSD控制器上的软件按照新拿到的buf node寻找到对应的cmd并遍历buf node list，将新拿到的buf node插入到buf node list的适当位置，同时这种方案需要在每个bufnode中做顺序标记。 不论是第一类方案还是第二类方案均需要SSD控制器上的软件经常性的做遍历操作，会消耗大量的cpu计算资源，会引起通路上的响应时间的增加，进一步影响系统性能，同时第二类方案还会增加memory需求。
技术实现思路
针对以上缺陷，本专利技术目的在于提出了在不需要额外消耗系统SSD控制器的memory和cpu的资源前提下，将SSD控制器的nfc cmd序列，按照bank之间nfc cmd的乱序与bank内顺序的规则要求进行重新调度，不引起通路上的响应时间增加的前提下实现sata cmd之间buf node乱序sata cmd内buf node顺序的目的，进而达到整体提升系统性能的目的。 为了实现上述目的，本专利技术提供了一种SSD后端数据通路管理加速模块，其特征在于包括了完全由硬件方式实现并自动执行的后端的nfc cmd管理模块，所述nfc cmd管理模块对SSD控制器向nand flash控制器发送的nfc cmd的进行缓存，根据nfc cmd对应的sata cmd tag进行回收，实现了多个nfc bank下并行执行，bank间全乱序回收和按照sata cmd之间乱序sata cmd内顺序回收的转换。 所述的SSD后端数据通路管理加速模块，所述nfc cmd管理模块上建立有固定长度的nfc cmd接收队列、还依据nand flash的bank数量，设置相同数量bank命令映射通道，每个bank命令映射通道都设有nfc cmd执行点和nfc cmd就绪点；nfc cmd接收队列依据SSD控制器提交的nfc cmd的时间顺序依次进入nfc cmd接收队列，nfc cmd接收队列上的每个队列元素包括nfc cmd进入nfc cmd接收队列的序号nfc cmd idx、nfc cmd需要操作的band序号bank id、nfc cmd详细信息的ram地址、nfc cmd的状态信息status、产生nfc cmd对应的nfc cmd的sata cmd tag ；nfc cmd执行点拷贝有每个bank上正在执行的nfc cmd,并按照拷贝有的nfc cmd实际执行与bank的交互，nfc cmd就绪点拷贝有每个bank上下一个准备执行的nfc cmd。 所述的SSD后端数据通路管理加速模块，其特征在于所述的nfc cmd管理模块按照如下步骤进行转换: 步骤1:nfc cmd管理模块接收fw提交的nfc cmd ； 步骤2:依据接收到的nfc cmd内容将本次接收到的nfc cmd对应的队列元素进行入队操作，对应的s tatus设置为pending状态，并将对应bank序号的命令计数器cmdpending cnt加 I ; 步骤3:nfc cmd管理模块检查各个bank序号的就绪点是否有nfc cmd，如果不为空则不做操作；如果为空，则判断对应nfc bank序号的cmd pending cnt是否>0，如果为O则不做操作；如果> O检索nfc cmd队列，将nfc cmd队列中对应相同bank序号、状态为pend本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种SSD后端数据通路管理加速模块，其特征在于包括了完全由硬件方式实现并自动执行的后端的nfc cmd管理模块，所述nfc cmd管理模块对SSD控制器向nand flash控制器发送的nfc cmd的进行缓存，根据nfc cmd对应的sata cmd tag进行回收，实现了多个nfc bank下并行执行，bank间全乱序回收和按照sata cmd之间乱序sata cmd内顺序回收的转换。

【技术特征摘要】
1.一种SSD后端数据通路管理加速模块，其特征在于包括了完全由硬件方式实现并自动执行的后端的nfc cmd管理模块，所述nfc cmd管理模块对SSD控制器向nand flash控制器发送的nfc cmd的进行缓存，根据nfc cmd对应的sata cmd tag进行回收，实现了多个nfc bank下并行执行，bank间全乱序回收和按照sata cmd之间乱序sata cmd内顺序回收的转换。2.根据权利要求1所述的SSD后端数据通路管理加速模块，所述nfccmd管理模块上建立有固定长度的nfc cmd接收队列、还依据nand flash的bank数量，设置相同数量bank命令映射通道，每个bank命令映射通道都设有nfc cmd执行点和nfc cmd就绪点；nfc cmd接收队列依据SSD控制器提交的nfc cmd的时间顺序依次进入nfc cmd接收队列，nfc cmd接收队列上的每个队列元素包括nfc cmd进入nfc cmd接收队列的序号nfc cmd idx、nfccmd需要操作的band序号bank id、nfc cmd详细信息的ram地址、nfc cmd的状态信息status、产生nfc cmd对应的nfc cmd的sata cmd tag ；nfc cmd执行点拷贝有每个bank上正在执行的nfc cmd,并按照拷贝有的nfc cmd实际执行与bank的交互，nfc cmd就绪点拷贝有每个bank上下一个准备执行的nfc cmd。3.根据权利要求2所述的SSD后端数据通路管理加速模块，其特征在于所述的nfccmd管理模块按照如下步骤进行转换: 步骤1:nfc cmd管理模块接收fw提交的nfc cmd ； 步骤2:依据接收到的nfc cmd内容将本次接收到的nfc cmd对应的队列元素进行入队操作，对应的status设置为pending状态，并将对应bank序号的命令计数器cmd pendingcnt 加 I ； 步骤3:nfc cmd管理模块检查各个bank序号的就绪点是否有nfc cmd，如果不为空则不做操作；如果...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗宗扬，
申请(专利权)人：记忆科技深圳有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44