低延迟进入深度低功耗状态的存储设备及其方法技术

本申请提供低延迟进入深度低功耗状态的存储设备及其方法。所提供的方法包括：在存储设备准备进入存储设备的第二功耗状态之前，将控制部件的第一固件备份到NVM芯片，将引导加载程序备份到第二存储器；以及响应于存储设备准备进入存储设备的第二功耗状态，与主机协商使物理链路进入第二功耗状态，其中，在物理链路的第二功耗状态下，第一供电端口下电，第二供电端口上电；获取存储设备从第二功耗状态进入第一功耗状态所需的唤醒数据，将唤醒数据存储到第二存储器中，所述唤醒数据包括所述控制部件的现场数据。部件的现场数据。部件的现场数据。

【技术实现步骤摘要】
低延迟进入深度低功耗状态的存储设备及其方法


[0001]本申请涉及存储设备
，尤其涉及一种存储设备实现的方法、控制存储设备方法、存储设备、主机、电子设备及计算机可读存储介质。

技术介绍

[0002]随着互联网的飞速发展，人们对数据信息的存储需求也在不断提升，而固态硬盘(SSD，solid state drives，也称为固态存储设备或存储设备等)因为其具有读写速度快、能耗低、体积小等优点，被广泛的应用。其结构示意图如图1所示，图1为现有技术中提供的一种存储设备的结构示意图，如图1所示，存储设备包括：接口103、控制部件(也称为主控芯片)104、一个或多个非易失性存储器(NVM，Non
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Volatile Memory)芯片105以及动态随机访问存储器(DRAM，Dynamic Random Access Memory)110。
[0003]其中，接口103可适配于通过例如串行高级技术附件(SATA，Serial Advanced Technology Attachment)、集成驱动器电子(IDE，Integrated Drive Electronics)、通用串行总线(USB，Universal Serial Bus)、高速外围组件互联(PCIE，Peripheral Component Interconnect Express)、非易失性存储器标准(NVMe，Non
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Volatile Memory Express)、串行连接SCSI(SAS，Serial Attached SCSI)、以太网、光纤通道等方式与主机交换数据。控制部件104用于控制在接口103、NVM芯片105以及DRAM 110之间的数据传输，还用于存储管理、主机逻辑地址到闪存物理地址映射、擦除均衡、坏块管理等。控制部件104可通过软件、硬件、固件或其组合的多种方式实现，例如，控制部件104可以是现场可编程门阵列(FPGA，Field
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programmable gate array)、ASIC(应用专用集成电路，Application Specific Integrated Circuit，)或者其组合的形式。控制部件104也可以包括处理器或者控制器，在处理器或控制器中执行软件来操纵控制部件104的硬件来处理输入输出(IO，Input/Output)命令。控制部件104还可以耦合到DRAM 110，并可访问DRAM110的数据。在DRAM可存储FTL表和/或缓存的IO命令的数据。
[0004]其中，所述控制部件104可以包括：主机接口模块201、主机命令处理模块202、存储命令处理模块203、介质接口控制模块204(或称闪存接口控制器或闪存通道控制器)和存储介质管理模块205。其结构示意图如图2所示，图2为现有技术提供的一种存储设备中控制部件的示意图。如图2所示，主机接口模块201获取主机提供的IO命令，并生成存储命令提供给存储命令处理模块203。存储命令例如访问相同大小的存储空间，例如4KB。将非易失性存储器NVM芯片中记录的对应一个存储命令所访问数据的数据单元称为数据帧。物理页记录一个或多个数据帧。
[0005]所述存储介质管理模块205为每个存储命令维护逻辑地址到物理地址的转换。例如，存储介质管理模块205包括闪存转换层FTL表。对于读命令，存储介质管理模块205输出存储命令所访问的逻辑地址对应的物理地址，对于写命令，存储介质管理模块205为其分配可用的物理地址，并记录其访问的逻辑地址与分配的物理地址的映射关系。存储介质管理模块205还维护诸如垃圾回收、磨损均衡等管理非易失性存储器NVM芯片所需的功能。
[0006]所述存储命令处理模块203根据存储介质管理模块205提供的物理地址，操作介质接口控制模块204向NVM芯片发出存储介质访问命令。并将存储命令处理模块203发送给介质接口控制模块204的命令称为介质接口命令，而将介质接口控制模块204发送给NVM芯片的命令称为存储介质访问命令。存储介质访问命令遵循NVM芯片的接口协议。
[0007]相关技术中，根据NVMe协议，主机会向存储设备发出NVMe管理命令来指示存储设备进入指定的功耗状态。其中，NVMe协议定义了功耗状态(Power State)。功耗状态包括多种级别，例如，PS0
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PS4，功耗状态各自对应了存储设备的功耗水平。在功耗状态PS0，存储设备具有最高的性能和最大的功耗，而在功耗状态PS4(通常称为深度低功耗状态)，存储设备停止处理IO命令。为了降低功耗，在功耗状态PS4时，存储设备还关闭了连接主机的PCIe接口的高速串行信号收发器，并将PCIe链路置于L1.2状态，而L1.2是PCI e协议定义的关联于链路的功耗状态。在L1.2状态下，PCIe链路停止向存储设备供电。

技术实现思路

[0008]根据NVMe协议，主机会向存储设备发出NVMe管理命令来指示存储设备进入指定的功耗状态，在进入PS4功耗状态时，对应的PCIe链路L1.2状态下存储设备需要掉电，而存储设备完成掉电处理流程才能完成进入PS4功耗状态，在从PS4功耗状态退出时，存储设备又需要完成上电处理流程。而存储设备的上电/掉电处理流程都相对耗时，比如，存储设备在上电时，需要完成加载固件、各部件初始化、加载地址映射表等操作；存储设备在下电时，需要在NVM中记录运行状态。而存储设备处理指示其进入指定的功耗状态的NVMe管理命令的时间，与主机要求存储设备从例如PS4状态退出后到能够开始响应IO命令的时间，都有严格的要求，比如50ms，25ms等。目前NVMe协议没有定义进入或退出指定的功耗状态级别时，存储设备所需要的操作。对以PCIe协议承载NVMe协议的固态硬盘，在当前PCIe协议中仅定义了例如L1.2状态的PCIe链路的功耗状态，并未涉及到NVMe协议的功耗状态PS4，也未定义存储设备是如何进入L1.2状态以及如何退出L1.2状态的控制方式。存储设备在非工作状态下因进入或退出低功耗而出现的时延卡顿，影响客户体验。
[0009]本申请提供一种存储设备实现的方法、控制存储设备方法、存储设备、主机、电子设备及计算机可读存储介质，以至少解决相关技术中存储设备在非工作状态下因进入或退出低功耗状态而出现的时延卡顿，导致用户体验降低的问题。本申请的技术方案如下：
[0010]根据本申请实施例的第一方面，提供一种存储设备实现的方法，所述存储设备包括控制部件、NVM芯片、存储器、第一供电端口和第二供电端口，所述存储器包括第一存储器与第二存储器；在所述存储设备处于第一供电状态时，所述控制部件、所述NVM芯片与所述存储器通过所述第一供电端口被供电；在所述存储设备处于第二供电状态时，所述第二存储器通过所述第二供电端口被供电，以及所述第一供电端口被下电；所述存储设备与主机通过物理链路连接，所述物理链路的状态包括第一功耗状态和第二功耗状态；
[0011]所述方法包括：
[0012]在所述存储设备准备进入所述存储设本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种存储设备实现的方法，其特征在于，所述存储设备包括控制部件、NVM芯片、存储器、第一供电端口和第二供电端口，所述存储器包括第一存储器与第二存储器；在所述存储设备处于第一供电状态时，所述控制部件、所述NVM芯片与所述存储器通过所述第一供电端口被供电；在所述存储设备处于第二供电状态时，所述第二存储器通过所述第二供电端口被供电，以及所述第一供电端口被下电；所述存储设备与主机通过物理链路连接，所述物理链路的状态包括第一功耗状态和第二功耗状态；所述方法包括：在所述存储设备准备进入所述存储设备的第二功耗状态之前，将所述控制部件的第一固件备份到所述NVM芯片，将引导加载程序备份到所述第二存储器；响应于所述存储设备准备进入所述存储设备的第二功耗状态，与所述主机协商使所述物理链路进入第二功耗状态，其中，在所述物理链路的第二功耗状态下，所述第一供电端口下电，所述第二供电端口上电；获取所述存储设备从所述第二功耗状态进入所述第一功耗状态所需的唤醒数据，其中，所述唤醒数据包括所述控制部件的现场数据；将所述唤醒数据存储到所述第二存储器中。2.根据权利要求1所述的存储设备实现的方法，其特征在于，在所述存储设备准备进入所述存储设备的第二功耗状态之前，将所述控制部件的第一固件备份到所述NVM芯片，将引导加载程序备份到所述第二存储器，包括：在所述存储设备上电后且准备进入所述存储设备的第二功耗状态之前，从NOR闪存中获取第一固件；并将所述第一固件备份到所述NVM芯片中，其中，所述NVM芯片为NAND闪存；以及从所述NOR闪存中获取引导加载程序，将所述引导加载程序备份到所述第二存储器。3.根据权利要求2所述的存储设备实现的方法，其特征在于，在所述存储设备准备进入所述存储设备的第二功耗状态之前，所述方法还包括：从所述NOR闪存中获取所述控制部件用来访问所述NVM芯片的第二固件；并将所述第二固件备份到所述第二存储器中。4.根据权利要求1至3任一项所述的存储设备实现的方法，其特征在于，所述方法还包括：响应于所述存储设备准备进入第二功耗状态，将地址映射表的部分条目或者全部条目记录到所述NVM芯片；检查所述控制部件的第一固件是否已备份到所述NVM芯片；以及检查所述引导加载程序以及所述第二固件是否已备份到所述第二存储器。5.根据权利要求4所述的存储设备实现的方法，其特征在于，所述方法还包括：响应于所述控制部件的第一固件已备份到所述NVM芯片，以及所述引导加载程序和所述第二固件已备份到所述第二存储器，停止接收所述主机发送的根据存储设备接口协议访问所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：盛亮，卓训涛，
申请(专利权)人：北京忆芯科技有限公司，
类型：发明
国别省市：