CN107092445A - 一种多通道ssd固态盘io调度方法及装置 - Google Patents

一种多通道ssd固态盘io调度方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种多通道SSD固态盘IO调度方法及装置，根据预先设置的优先级顺序从IO请求队列中读取待处理请求命令；确定多通道SSD固态盘中待处理请求命令对应的处理通道；根据处理通道的预设调度策略，判断待处理请求命令是否可以被调度；如果是，则将待处理请求命令放入处理通道的执行队列中；如果否，则将待处理请求命令放入等待队列中。本申请通过划分优先级并同时设置每个通道的调度策略，可以对通道的IO请求进行整体控制，实现不同场景模式下IO调度效率的最大化，使得各个通道的执行时间均匀分布，降低了通道调度的整体等待时间，提高了各个通道的并行度。

Description

一种多通道SSD固态盘IO调度方法及装置
技术领域
本发明涉及请求命令调度技术领域，特别是涉及一种多通道SSD固态盘IO调度方法及装置。
背景技术
IO请求的紧迫程度和执行时间不同，而且差别比较大，像Nand Read执行仅需要十几微秒，而Nand Erase操作则需要毫秒级别。如果一个通道有多个Nand Erase操作，则后边优先级更高的Nand Read命令则迟迟得不到执行，导致有的通道很快执行完，而有的通道一直处于阻塞状态。可见，现有技术很容易造成各个通道的执行时间不均衡，与我们使各个通道平均执行时间最短的目标相违背。
鉴于此，提供一种使得各个通道的执行时间均匀分布的调度方法是本领域技术人员亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种多通道SSD固态盘IO调度方法及装置，以解决现有技术中各个通道之间执行时间不平衡、导致整体等待时间较长的问题。
为解决上述技术问题，本发明提供一种多通道SSD固态盘IO调度方法，包括：
根据预先设置的优先级顺序从IO请求队列中读取待处理请求命令；
确定多通道SSD固态盘中所述待处理请求命令对应的处理通道；
根据所述处理通道的预设调度策略，判断所述待处理请求命令是否可以被调度；
如果是，则将所述待处理请求命令放入所述处理通道的执行队列中；如果否，则将所述待处理请求命令放入等待队列中。
可选地，所述优先级顺序为根据请求命令的紧迫程度以及执行时间确定的顺序。
可选地，所述预设调度策略为IO调度策略表，包含不同的请求命令在不同的通道队列深度下是否可以被调度的信息。
可选地，所述待处理请求命令包括配置请求命令、读请求命令、写请求命令以及擦除请求命令。
可选地，所述根据预先设置的优先级顺序从IO请求队列中读取待处理请求命令包括：
从所述IO请求队列中读取优先级最高的请求命令队列；
当所述优先级最高的请求命令队列为空时，则读取优先级次之的请求命令队列，直到读取的请求队列不为空时，从中读取待处理请求命令。
本发明还提供了一种多通道SSD固态盘IO调度装置，包括：
读取模块，用于根据预先设置的优先级顺序从IO请求队列中读取待处理请求命令；
通道确定模块，用于确定多通道SSD固态盘中所述待处理请求命令对应的处理通道；
判断模块，用于根据所述处理通道的预设调度策略，判断所述待处理请求命令是否可以被调度；
执行模块，用于在判定所述待处理请求命令可以被调度时，则将所述待处理请求命令放入所述处理通道的执行队列中；在判定所述待处理请求命令不可以被调度时，则将所述待处理请求命令放入等待队列中。
可选地，所述优先级顺序为根据请求命令的紧迫程度以及执行时间确定的顺序。
可选地，所述预设调度策略为IO调度策略表，包含不同的请求命令在不同的通道队列深度下是否可以被调度的信息。
可选地，所述待处理请求命令包括配置请求命令、读请求命令、写请求命令以及擦除请求命令。
可选地，所述读取模块具体用于：从所述IO请求队列中读取优先级最高的请求命令队列；当所述优先级最高的请求命令队列为空时，则读取优先级次之的请求命令队列，直到读取的请求队列不为空时，从中读取待处理请求命令。
本发明所提供的多通道SSD固态盘IO调度方法及装置，根据预先设置的优先级顺序从IO请求队列中读取待处理请求命令；确定多通道SSD固态盘中待处理请求命令对应的处理通道；根据处理通道的预设调度策略，判断待处理请求命令是否可以被调度；如果是，则将待处理请求命令放入处理通道的执行队列中；如果否，则将待处理请求命令放入等待队列中。本申请通过划分优先级并同时设置每个通道的调度策略，可以对通道的IO请求进行整体控制，实现不同场景模式下IO调度效率的最大化，使得各个通道的执行时间均匀分布，降低了通道调度的整体等待时间，提高了各个通道的并行度。
附图说明
为了更清楚的说明本发明实施例或现有技术的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明所提供的多通道SSD固态盘IO调度方法的一种具体实施方式的流程图；
图2为本发明所提供的多通道SSD固态盘IO调度方法的另一种具体实施方式的流程图；
图3为本发明实施例提供的多通道SSD固态盘IO调度装置的结构框图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明所提供的多通道SSD固态盘IO调度方法的一种具体实施方式的流程图如图1所示，该方法包括：
步骤S101：根据预先设置的优先级顺序从IO请求队列中读取待处理请求命令；
需要指出的是，本申请中优先级顺序为根据请求命令的紧迫程度以及执行时间确定的顺序。根据优先级顺序从IO请求中读取请求命令。请求命令包括配置请求命令、读请求命令、写请求命令以及擦除请求命令。具体地，根据预先设置的优先级顺序从IO请求队列中读取待处理请求命令可以为：从所述IO请求队列中读取优先级最高的请求命令队列；当所述优先级最高的请求命令队列为空时，则读取优先级次之的请求命令队列，直到读取的请求队列不为空时，从中读取待处理请求命令。
步骤S102：确定多通道SSD固态盘中所述待处理请求命令对应的处理通道；
步骤S103：根据所述处理通道的预设调度策略，判断所述待处理请求命令是否可以被调度；
预设调度策略为IO调度策略表，包含不同的请求命令在不同的通道队列深度下是否可以被调度的信息。
具体地，可以在SSD固态硬盘的每个通道中预先设置自己的IO调度策略表，在进行IO调度时，通过查询本通道的IO调度策略表，判断当前请求指令是否可以进行调度。
需要指出的是，预设调度策略可以根据本领域的经验数据进行设置，以使各个通道之间的执行时间保持平衡。当然预设调度策略还可以根据实际情况灵活进行配置，这均不影响本发明的实现。
步骤S104：如果是，则将所述待处理请求命令放入所述处理通道的执行队列中；如果否，则将所述待处理请求命令放入等待队列中。
在判定所述待处理请求命令可以被调度时，则将所述待处理请求命令放入所述处理通道的执行队列中，下发进行调度的指令；在判定所述待处理请求命令不可以被调度时，则将所述待处理请求命令放入等待队列的队尾，以等待调度。
本发明所提供的多通道SSD固态盘IO调度方法，根据预先设置的优先级顺序从IO请求队列中读取待处理请求命令；确定多通道SSD固态盘中待处理请求命令对应的处理通道；根据处理通道的预设调度策略，判断待处理请求命令是否可以被调度；如果是，则将待处理请求命令放入处理通道的执行队列中；如果否，则将待处理请求命令放入等待队列中。本申请通过划分优先级并同时设置每个通道的调度策略，可以对通道的IO请求进行整体控制，实现不同场景模式下IO调度效率的最大化，使得各个通道的执行时间均匀分布，降低了通道调度的整体等待时间，提高了各个通道的并行度。
下面对本发明所提供的多通道SSD固态盘IO调度方法的另一种具体实施方式进行进一步详细介绍。请求命令具体包括配置请求命令、读请求命令、写请求命令以及擦除请求命令，下文中分别用Config、Read、Program、Erase进行表示。并且根据请求命令的紧迫程度和执行时间赋予每类命令不同的优先级。根据实际情况，可以确定Config、Read、Program、Erase的优先级为依次降低。
本实施例把Nand IO命令分为4类，分别为Nand config、Nand Read、NandProgram、Nand Erase四类命令，每类命令集中包含多个命令，并且优先级Nand config>Nand Read>Nand Program>Nand Erase。
每个通道维护一张自己的IO调度策略表，策略表的大小由IO命令的种类个数和通道队列的深度决定。比如IO命令分成4类，队列的深度为4，则队列的状态有5种情况，分别是0个命令、1个命令、2个命令、3个命令、4个命令5种情况，并且每个队列的命令总数小于4个命令，由以上信息我们可以制定通道的策略表，来判断每种组合情况下，该命令可以不可以被放入执行队列中。
执行时，先从优先级高等待执行命令队列中取命令，如果高优先级的命令为空时，再从低优先级的等待命令队列中取命令。因为每个命令都指定了在那个通道上执行，在放入该通道前，先查询该通道的策略表，以决定此命令是否可以被执行。
如表1本发明所提供的多通道SSD固态盘IO调度方法的策略表所示。策略表保证每个通道的执行队列中只有个Erase命令，最多有两个相同的命令。Read代表read命令，Program代表Program命令，Erase代表Erase命令，Config代表Config命令。Read can代表能否执行Read命令，√表示可以执行，×表示不能执行。
需要指出的是，表1是针对4类命令，以及通道为4深度来确定的，只是为了描述方便，可以在此基础上进行扩展，这均不影响本发明的实现。
本发明所提供的多通道SSD固态盘IO调度方法的另一种具体实施方式的执行流程示意图如图2所示，在SSD启动后创建Read、Program、Config和Erase四个队列，前端的请求会挂入相应的对等执行队列中，根据优先级先从Config队列中摘取请求来分配到相应的执行通道上，通过查询该通道的策略表来判断该命令是否可以被执行，如果不可以执行，则挂入该等待队列的尾部，等待下一次调度的机会。
本发明所提供的多通道SSD固态盘IO调度方法，根据预先设置的优先级顺序从IO请求队列中读取待处理请求命令；确定多通道SSD固态盘中待处理请求命令对应的处理通道；根据处理通道的预设调度策略，判断待处理请求命令是否可以被调度；如果是，则将待处理请求命令放入处理通道的执行队列中；如果否，则将待处理请求命令放入等待队列中。本申请通过划分优先级并同时设置每个通道的调度策略，可以对通道的IO请求进行整体控制，实现不同场景模式下IO调度效率的最大化，使得各个通道的执行时间均匀分布，降低了通道调度的整体等待时间，提高了各个通道的并行度。
表1
Read Program Erase config Read Can Program Can Erase Can Config Can
0 0 0 0 √ √ √ √
0 0 0 1 √ √ √ √
0 0 0 2 √ √ √ √
0 0 0 3 √ √ √ √
0 0 0 4 × × × ×
0 0 1 0 × √ × ×
0 0 1 1 √ √ × √
0 0 1 2 √ √ × √
0 0 1 3 × × × ×
0 1 0 0 √ √ √ √
0 1 0 1 √ √ √ √
0 1 0 2 √ √ √ √
0 1 1 0 √ √ × √
0 1 1 1 × × × ×
0 1 1 2 × × × ×
0 2 0 0 √ × √ √
0 2 0 1 √ × √ √
0 2 0 2 × × × ×
0 2 1 0 × × × ×
0 2 1 1 × × × ×
1 0 0 0 √ √ √ √
1 0 0 1 √ √ √ √
1 0 0 2 √ √ √ ×
1 0 1 0 √ √ × √
1 0 1 1 √ √ × √
1 0 1 2 √ √ × ×
1 1 0 0 √ √ √ √
1 1 0 1 √ √ √ √
1 1 0 2 √ √ √ ×
1 1 1 0 √ √ × √
1 1 1 1 × × × ×
1 2 0 0 √ × √ √
1 2 0 1 √ × √ √
1 2 1 0 × × × ×
2 0 0 0 × √ √ √
2 0 0 1 × √ √ √
2 0 0 2 × × × ×
2 0 1 0 × √ × √
2 0 1 1 × √ × √
2 1 0 0 × √ √ √
2 1 0 1 × × × ×
2 1 1 0 × × × ×
2 2 0 0 × × × ×
下面对本发明实施例提供的多通道SSD固态盘IO调度装置进行介绍，下文描述的多通道SSD固态盘IO调度装置与上文描述的多通道SSD固态盘IO调度方法可相互对应参照。
图3为本发明实施例提供的多通道SSD固态盘IO调度装置的结构框图，参照图3多通道SSD固态盘IO调度装置可以包括：
读取模块100，用于根据预先设置的优先级顺序从IO请求队列中读取待处理请求命令；
通道确定模块200，用于确定多通道SSD固态盘中所述待处理请求命令对应的处理通道；
判断模块300，用于根据所述处理通道的预设调度策略，判断所述待处理请求命令是否可以被调度；
执行模块400，用于在判定所述待处理请求命令可以被调度时，则将所述待处理请求命令放入所述处理通道的执行队列中；在判定所述待处理请求命令不可以被调度时，则将所述待处理请求命令放入等待队列中。
作为一种具体实施方式，本发明实施例所提供的多通道SSD固态盘IO调度装置中，所述优先级顺序为根据请求命令的紧迫程度以及执行时间确定的顺序。
作为一种具体实施方式，本发明实施例所提供的多通道SSD固态盘IO调度装置中，所述预设调度策略为IO调度策略表，包含不同的请求命令在不同的通道队列深度下是否可以被调度的信息。
在上述任一实施例中，所述待处理请求命令包括配置请求命令、读请求命令、写请求命令以及擦除请求命令。
作为一种具体实施方式，所述读取模块具体用于：从所述IO请求队列中读取优先级最高的请求命令队列；当所述优先级最高的请求命令队列为空时，则读取优先级次之的请求命令队列，直到读取的请求队列不为空时，从中读取待处理请求命令。
本实施例的多通道SSD固态盘IO调度装置用于实现前述的多通道SSD固态盘IO调度方法，因此多通道SSD固态盘IO调度装置中的具体实施方式可见前文中的多通道SSD固态盘IO调度方法的实施例部分，例如，读取模块100，通道确定模块200，判断模块300，执行模块400，分别用于实现上述多通道SSD固态盘IO调度方法中步骤S101，S102，S103和S104，所以，其具体实施方式可以参照相应的各个部分实施例的描述，在此不再赘述。
本发明所提供的多通道SSD固态盘IO调度装置，根据预先设置的优先级顺序从IO请求队列中读取待处理请求命令；确定多通道SSD固态盘中待处理请求命令对应的处理通道；根据处理通道的预设调度策略，判断待处理请求命令是否可以被调度；如果是，则将待处理请求命令放入处理通道的执行队列中；如果否，则将待处理请求命令放入等待队列中。本申请通过划分优先级并同时设置每个通道的调度策略，可以对通道的IO请求进行整体控制，实现不同场景模式下IO调度效率的最大化，使得各个通道的执行时间均匀分布，降低了通道调度的整体等待时间，提高了各个通道的并行度。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。
以上对本发明所提供的多通道SSD固态盘IO调度方法以及装置进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种多通道SSD固态盘IO调度方法，其特征在于，包括：
根据预先设置的优先级顺序从IO请求队列中读取待处理请求命令；
确定多通道SSD固态盘中所述待处理请求命令对应的处理通道；
根据所述处理通道的预设调度策略，判断所述待处理请求命令是否可以被调度；
如果是，则将所述待处理请求命令放入所述处理通道的执行队列中；如果否，则将所述待处理请求命令放入等待队列中。
2.如权利要求1所述的多通道SSD固态盘IO调度方法，其特征在于，所述优先级顺序为根据请求命令的紧迫程度以及执行时间确定的顺序。
3.如权利要求2所述的多通道SSD固态盘IO调度方法，其特征在于，所述预设调度策略为IO调度策略表，包含不同的请求命令在不同的通道队列深度下是否可以被调度的信息。
4.如权利要求1至3任一项所述的多通道SSD固态盘IO调度方法，其特征在于，所述待处理请求命令包括配置请求命令、读请求命令、写请求命令以及擦除请求命令。
5.如权利要求4所述的多通道SSD固态盘IO调度方法，其特征在于，所述根据预先设置的优先级顺序从IO请求队列中读取待处理请求命令包括：
从所述IO请求队列中读取优先级最高的请求命令队列；
当所述优先级最高的请求命令队列为空时，则读取优先级次之的请求命令队列，直到读取的请求队列不为空时，从中读取待处理请求命令。
6.一种多通道SSD固态盘IO调度装置，其特征在于，包括：
读取模块，用于根据预先设置的优先级顺序从IO请求队列中读取待处理请求命令；
通道确定模块，用于确定多通道SSD固态盘中所述待处理请求命令对应的处理通道；
判断模块，用于根据所述处理通道的预设调度策略，判断所述待处理请求命令是否可以被调度；
执行模块，用于在判定所述待处理请求命令可以被调度时，则将所述待处理请求命令放入所述处理通道的执行队列中；在判定所述待处理请求命令不可以被调度时，则将所述待处理请求命令放入等待队列中。
7.如权利要求6所述的多通道SSD固态盘IO调度装置，其特征在于，所述优先级顺序为根据请求命令的紧迫程度以及执行时间确定的顺序。
8.如权利要求7所述的多通道SSD固态盘IO调度装置，其特征在于，所述预设调度策略为IO调度策略表，包含不同的请求命令在不同的通道队列深度下是否可以被调度的信息。
9.如权利要求6至8任一项所述的多通道SSD固态盘IO调度装置，其特征在于，所述待处理请求命令包括配置请求命令、读请求命令、写请求命令以及擦除请求命令。
10.如权利要求9所述的多通道SSD固态盘IO调度装置，其特征在于，所述读取模块具体用于：从所述IO请求队列中读取优先级最高的请求命令队列；当所述优先级最高的请求命令队列为空时，则读取优先级次之的请求命令队列，直到读取的请求队列不为空时，从中读取待处理请求命令。
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