CN107515827A - Pcie ssd自定义日志的存储方法、装置及ssd - Google Patents

Pcie ssd自定义日志的存储方法、装置及ssd Download PDF

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Abstract

本申请提供了一种PCIE SSD自定义日志的存储方法、装置及固态硬盘,方法包括:为SSD分配允许其进行读操作和写操作的主机内存的地址,所述地址至少对应一个缓存区域;将来自于SSD控制芯片的自定义日志按照所述地址存储于所述缓存区域;按照预设的下刷策略,将写入所述缓存区域中的自定义日志下刷到除本SSD以外的其他磁盘。本申请中,主机将SSD生成的自定义日志存储在内存中,再按照预设的下刷策略将缓存在内存中自定义日志下刷到主机的其他磁盘内长期保存,使得自定义日志的缓存和下刷都位于主机侧,这样,即使SSD出现故障,主机也能够顺利读取其他磁盘内的自定义日志,以便识别自定义日志中记录的SSD的运行信息。

Description

PCIE SSD自定义日志的存储方法、装置及SSD
技术领域
本申请涉及存储技术领域,尤其涉及一种PCIE SSD自定义日志的存储方法、装置及SSD。
背景技术
SSD(Solid State Drives,固态硬盘)因其较低的读写延迟和较高的带宽,已广泛应用于高性能存储系统中。根据主板接口标准的不同,SSD目前可分为SATA(SerialAdvanced Technology Attachment,串行先进技术附件)SSD、SAS(Serial Attached SCSI,序列式SCSI)SSD以及PCIE(Peripheral Component Interconnect-Express,快速外部组件互联)SSD等多种类型的固态硬盘,其中,PCIE SSD较其他SSD具有更高的传输效率和随机读写性能。
图1为一种常见的PCIE SSD的拓扑结构示意图。由图1可见,终端系统包括可通过PCIE总线相互通讯的主机和SSD,其中,主机包括CPU以及与CPU直接通信的内存(DDR);SSD包括SSD控制芯片以及与SSD控制芯片相连的至少一个FLASH芯片。在终端系统运行的过程中,SSD控制芯片上运行的软件会产生一些自定义日志(vendor日志),用于记录SSD运行过程中的一些重要信息或事件。当SSD在运行中出现故障时,该自定义日志有助于SSD控制芯片对出现的故障进行定位。SSD能够自定义vendor日志的存储方法。目前,PCIE SSD对vendor日志的存储方法通常为:首先将SSD控制芯片生成的自定义日志存储于自身RAM对应的日志缓存区(log)中,当RAM中缓存的自定义日志的数量达到最小下刷单元(通常为几十KB)时,在将日志缓存区中的自定义日志下刷到FLASH芯片中长期存储。当终端系统需要获取此部分vendor日志时,需要对SSD下发vendor自定义的日志读取命令,以获取此部分vendor日志。
但是,在主机获取SSD中的vendor日志之前,SSD可能已经出现IO time out(即主机下发到盘的读写命令超时未回复主机)等异常情况,此时,主机驱动很有可能将SSD视为异常模块,而将SSD从主机的块设备中踢出掉。当SSD被主机踢出掉后,主机则无法向SSD发送任何命令,使得存储在SSD中的vendor日志无法被主机读取。
发明内容
本申请提供了一种PCIE SSD自定义日志的存储方法及装置,以解决SSD出现故障时,主机无法读取自定义日志的技术问题。
第一方面,本申请提供了一种PCIE SSD自定义日志的存储方法,所述方法包括:
为SSD分配允许其进行读操作和写操作的主机内存的地址,所述地址至少对应一个缓存区域;
将来自于SSD控制芯片的自定义日志按照所述地址存储于所述缓存区域;
按照预设的下刷策略,将写入所述缓存区域中的自定义日志下刷到除本SSD以外的其他磁盘。
优选的,所述将来自于SSD控制芯片的自定义日志按照所述地址存储于所述缓存区域包括:
设置存储所述自定义日志的head指针和tail指针,所述head指针和所述tail指针均指向用于存储所述自定义日志的缓存区域的起始地址;
在写入所述自定义日志时更新所述tail指针,并将更新后的所述tail指针作为下一次自定义日志写入的起始地址。
优选的,所述按照预设的下刷策略,将写入所述缓存区域中的自定义日志下刷到除本SSD以外的其他磁盘包括:
当侦测到head指针和tail指针之间的数据量达到下刷条件时,将写入所述缓存区域中的自定义日志下刷到除本SSD以外的其他磁盘;
更新所述head指针,并将更新后的所述head指针作为下一次自定义日志写入的起始地址。
第二方面,本申请还提供了一种PCIE SSD自定义日志的存储装置,所述装置包括:
分配模块,用于为SSD分配允许其进行读操作和写操作的主机内存的地址,所述地址至少对应一个缓存区域;
存储模块,用于将来自于SSD控制芯片的自定义日志按照所述地址存储于所述缓存区域;
下刷模块,用于按照预设的下刷策略,将写入所述缓存区域中的自定义日志下刷到除本SSD以外的其他磁盘。
优选的,所述存储模块包括:
设置子模块,用于设置存储所述自定义日志的head指针和tail指针,所述head指针和所述tail指针均指向用于存储所述自定义日志的缓存区域的起始地址;
第一更新子模块,用于在写入所述自定义日志时更新所述tail指针,并将更新后的所述tail指针作为下一次自定义日志写入的起始地址。
优选的,所述下刷模块包括:
下刷子模块,用于当侦测到head指针和tail指针之间的数据量达到下刷条件时,将写入所述缓存区域中的自定义日志下刷到除本SSD以外的其他磁盘;
第二更新子模块,用于更新所述head指针,并将更新后的所述head指针作为下一次自定义日志写入的起始地址。
第三方面,本申请还提供了一种固态硬盘,固态硬盘包括以上PCIE SSD自定义日志的存储装置。
本申请的有益效果如下:
本申请提供了一种PCIE SSD自定义日志的存储方法、装置及固态硬盘,方法包括:为SSD分配允许其进行读操作和写操作的主机内存的地址,所述地址至少对应一个缓存区域;将来自于SSD控制芯片的自定义日志按照所述地址存储于所述缓存区域;按照预设的下刷策略,将写入所述缓存区域中的自定义日志下刷到除本SSD以外的其他磁盘。本申请中,主机将SSD生成的自定义日志存储在内存中,再按照预设的下刷策略将缓存在内存中自定义日志下刷到主机的其他磁盘内长期保存,使得自定义日志的缓存和下刷都位于主机侧,这样,即使SSD出现故障,主机也能够顺利读取其他磁盘内的自定义日志,以便识别自定义日志中记录的SSD的运行信息。
附图说明
为了更清楚地说明本申请的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,对于本领域普通技术人员而言,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为一种常见的PCIE SSD的拓扑结构示意图;
图2为申请实施例一提供的一种PCIE SSD自定义日志的存储方法的方法流程示意图;
图3为申请实施例一提供的一种步骤S200的方法流程示意图;
图4为申请实施例一提供的一种步骤S300的方法流程示意图;
图5为申请实施例二提供的一种PCIE SSD自定义日志的存储装置的结构示意图;
图6为申请实施例二提供的一种存储模块的结构示意图;
图7为申请实施例二提供的一种下刷模块的结构示意图。
具体实施方式
现有技术中,在主机获取SSD中的vendor日志之前,可能已经出现IO time out等异常情况,此时,主机驱动很有可能将SSD视为异常模块,而将SSD从主机的块设备.中踢出掉。当SSD被主机踢出掉后,主机则无法向SSD发送任何命令,使得存储在SSD中的vendor日志无法被主机读取。如果主机想通过重新扫描磁盘来读取FLASH芯片中的vendor日志,则需要采用异常下电流程,但是,异常下电将会导致日志缓存区中的vendor日志无法下刷而丢失,使得主机仍然无法获得全部的vendor日志信息。另外,如果FLASH芯片或者FLASH芯片的下刷路径出现异常,也会导致日志缓存区中的vendor日志无法下刷到FLASH芯片而丢失。为解决在SSD出现故障时,主机无法读取自定义日志的技术问题,本申请提供了一种PCIE SSD自定义日志的存储方法,本方法的核心思想是:主机将SSD生成的自定义日志存储在内存中,再按照预设的下刷策略将缓存在内存中自定义日志下刷到主机的其他磁盘内长期保存,使得自定义日志的缓存和下刷都位于主机侧,这样,即使SSD出现故障,主机也能够顺利读取其他磁盘内的自定义日志,以便识别自定义日志中记录的SSD的运行信息。下面结合实施例,详细阐述本申请提供的PCIE SSD自定义日志的存储方法。
参见图2,为申请实施例一提供的一种PCIE SSD自定义日志的存储方法的方法流程示意图。由图2可见,该方法包括如下步骤
步骤S100:为SSD分配允许其进行读操作和写操作的主机内存的地址,所述地址至少对应一个缓存区域。
目前,PCIE SSD可以支持NVMe(非易失性存储器标准,英文全称:Non-VolatileMemory Express)协议或AHCI(串行ATA高级主控接口/高级主机控制器接口,英文全称:Serial ATA Advanced Host Controller Interface)协议,其中,NVMe 1.2协议已经加入了对HMB(host memory buffer,主机的内存缓冲区)的支持。通过以上协议,主机可以将部分内存分配给SSD控制器自由使用。对于不支持HMB协议的PCIE SSD(AHCI或NVMe 1.2以前的协议等)也可以通过扩展PCIE配置空间、BAR空间以及使用admin命令等方式,以实现主机与SSD控制芯片协商主机分配给SSD控制芯片作为高速缓存的内存地址和大小。例如,支持HMB协议的PCIE SSD的控制芯片可以向主机的CPU发送内存请求指令,以获取允许PCIE SSD自由使用的内存地址;主机驱动在接收到该内存请求指令以后,向SSD控制芯片发送包含有地址范围的指令,为PCIE SSD分配能够自由进行读操作和写操作的内存地址,以便SSD控制芯片vendor日志存储在该部分主机内存中。
步骤S200:将来自于SSD控制芯片的自定义日志按照所述地址存储于所述缓存区域。
SSD控制芯片可通过自身的PCIE接口向主机的CPU发送写内存命令(memory write命令)和读内存命令(memory read命令),来实现对位于主机内存中高速缓存的读写操作,这样,主机驱动在接收到memory write命令以后,可将vendor日志实时存储到主机的内存中。
步骤S300:按照预设的下刷策略,将写入所述缓存区域中的自定义日志下刷到除本SSD以外的其他磁盘。
所述磁盘为主机上除本SSD以外的其他磁盘,主机驱动可以根据主机上各个磁盘的容量以及稳定性,预先设置一个下刷磁盘选取的优先顺序,以便选取一个优先级别最高的磁盘作为vendor日志的下刷磁盘,以确保vendor日志能够长久保存在该磁盘上,从而使得CPU能够通过读取磁盘上的vendor日志来定位SSD出现故障的原因。
本实施例中,主机将SSD生成的自定义日志存储在内存中,再按照预设的下刷策略将缓存在内存中自定义日志下刷到主机的其他磁盘内长期保存,使得自定义日志的缓存和下刷都位于主机侧,这样,即使SSD出现故障,主机也能够顺利读取其他磁盘内的自定义日志,以便识别自定义日志中记录的SSD的运行信息。另外,对于无外挂DDR的SSD来讲,其内部的RAM本身只有几百KB到几MB,这部分RAM要用于表项换入换出以及数据缓存等,因此,几十KB的vendor日志缓存对RAM也将是一个沉重的消耗,RAM容量过低时,会导致RAM里的数据需要经常下刷FLASH芯片或从FLASH芯片里读出(换入换出),将会极大的影响SSD的表现性能。本实施例将vendor日志缓存在内存中,从而节约了PCIE SSD上的RAM开销。
由于vendor日志一般只有几十KB的大小,而主机的CPU为SSD控制芯片分配的可自由使用的内存空间可能远远大于vendor日志所需的存储空间,如果将vendor日志直接存储在主机分配的内存中,可能造成缓存资源的不必要的浪费。为此,本申请实施例一还提供了一种将来自于SSD控制芯片的自定义日志按照所述地址存储于所述缓存区域的方法。参见图3,为申请实施例一提供的一种步骤S200的方法流程示意图。由图3可见,步骤S200还包括如下步骤:
步骤S201:设置存储所述自定义日志的head指针和tail指针。
步骤S202:在写入所述自定义日志时更新所述tail指针,并将更新后的所述tail指针作为下一次自定义日志写入的起始地址。
当主机内存中获取允许SSD进行读操作和写操作的地址对应多个缓存区域时,SSD可根据SSD控制芯片生成的自定义日志的大小,选取一个合适的缓存区域,此缓存区域的大小可在1MB以内。主机首次在SSD选取的缓存区域内写入vendor日志时,将head指针和所述tail指针设置为均指向所述缓存区域的起始地址,并且在写入所述自定义日志时更新所述tail指针,并将更新后的所述tail指针作为下一次自定义日志写入的起始地址,以便SSD控制芯片能够继续在此缓存区域内存储vendor日志,从而充分利用主机的内存空间。
参见图4,为申请实施例一提供的一种步骤S300的方法流程示意图。由图4可见,步骤S300还包括如下步骤:
步骤S301:当侦测到head指针和tail指针之间的数据量达到下刷条件时,将写入所述缓存区域中的自定义日志下刷到除本SSD以外的其他磁盘。
步骤S302:更新所述head指针,并将更新后的所述head指针作为下一次自定义日志写入的起始地址。
在本实施例中,主机预设的下刷策略包括下刷磁盘的确定策略,以及下刷时机的确定策略。本实施例中,下刷磁盘可按照上述优先级策略确定,而自定义日志可在主机侦测到head指针和tail指针之间的数据量达到下刷条件时进行下刷,其中的下刷条件可以是与vendor日志大小相适应的最小下刷单元的大小。在将下刷vendor日志以后,更新head指针,并将更新后的所述head指针作为下一次自定义日志写入的起始地址,以便能重复利用SSD选取的缓存区域,以提高主机内存的利用率。
参见图5,为申请实施例二提供的一种PCIE SSD自定义日志的存储装置的结构示意图。由图5可见,该装置包括:
分配模块100,用于为SSD分配允许其进行读操作和写操作的主机内存的地址,所述地址至少对应一个缓存区域;
存储模块200,用于将来自于SSD控制芯片的自定义日志按照所述地址存储于所述缓存区域;
下刷模块300,用于按照预设的下刷策略,将写入所述缓存区域中的自定义日志下刷到除本SSD以外的其他磁盘。
参见图6,为申请实施例二提供的一种存储模块的结构示意图。由图6可见,写入模块包括:
设置子模块201,用于设置存储所述自定义日志的head指针和tail指针,所述head指针和所述tail指针均指向用于存储所述自定义日志的缓存区域的起始地址。
第一更新子模块202,用于在写入所述自定义日志时更新所述tail指针,并将更新后的所述tail指针作为下一次自定义日志写入的起始地址。
参见图7,为申请实施例二提供的一种存储模块的结构示意图。由图7可见,下刷模块包括:
下刷子模块301,用于当侦测到head指针和tail指针之间的数据量达到下刷条件时,将写入所述缓存区域中的自定义日志下刷到除本SSD以外的其他磁盘;
第二更新子模块302,用于更新所述head指针,并将更新后的所述head指针作为下一次自定义日志写入的起始地址。
此外,本申请实施例三还提供一种固态硬盘,所述固态硬盘包括上述PCIE SSD自定义日志的存储装置。
具体实现中,本发明还提供一种计算机存储介质,其中,该计算机存储介质可存储有程序,该程序执行时可包括本发明提供的呼叫方法的各实施例中的部分或全部步骤。所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(英文:read-only memory,简称:ROM)或随机存储记忆体(英文:random access memory,简称:RAM)等。
本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明实施例中的技术可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解,本发明实施例中的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来,该计算机软件产品可以存储在存储介质中,如ROM/RAM、磁碟、光盘等,包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机,服务器,或者网络设备等)执行本发明各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
本说明书中各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。尤其,对于实施例二和三而言,由于其基本相似于方法实施例,所以描述的比较简单,相关之处参见方法实施例中的说明即可。以上所述的本发明实施方式并不构成对本发明保护范围的限定。

Claims (7)

1.一种PCIE SSD自定义日志的存储方法,其特征在于,所述方法包括:
为SSD分配允许其进行读操作和写操作的主机内存的地址,所述地址至少对应一个缓存区域;
将来自于SSD控制芯片的自定义日志按照所述地址存储于所述缓存区域;
按照预设的下刷策略,将写入所述缓存区域中的自定义日志下刷到除本SSD以外的其他磁盘。
2.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述将来自于SSD控制芯片的自定义日志按照所述地址存储于所述缓存区域包括:
设置存储所述自定义日志的head指针和tail指针,所述head指针和所述tail指针均指向用于存储所述自定义日志的缓存区域的起始地址;
在写入所述自定义日志时更新所述tail指针,并将更新后的所述tail指针作为下一次自定义日志写入的起始地址。
3.如权利要求2所述的方法,其特征在于,所述按照预设的下刷策略,将写入所述缓存区域中的自定义日志下刷到除本SSD以外的其他磁盘包括:
当侦测到head指针和tail指针之间的数据量达到下刷条件时,将写入所述缓存区域中的自定义日志下刷到除本SSD以外的其他磁盘;
更新所述head指针,并将更新后的所述head指针作为下一次自定义日志写入的起始地址。
4.一种PCIE SSD自定义日志的存储装置,其特征在于,所述装置包括:
分配模块,用于为SSD分配允许其进行读操作和写操作的主机内存的地址,所述地址至少对应一个缓存区域;
存储模块,用于将来自于SSD控制芯片的自定义日志按照所述地址存储于所述缓存区域;
下刷模块,用于按照预设的下刷策略,将写入所述缓存区域中的自定义日志下刷到除本SSD以外的其他磁盘。
5.如权利要求4所述的装置,其特征在于,所述存储模块包括:
设置子模块,用于设置存储所述自定义日志的head指针和tail指针,所述head指针和所述tail指针均指向用于存储所述自定义日志的缓存区域的起始地址;
第一更新子模块,用于在写入所述自定义日志时更新所述tail指针,并将更新后的所述tail指针作为下一次自定义日志写入的起始地址。
6.如权利要求5所述的装置,其特征在于,所述下刷模块包括:
下刷子模块,用于当侦测到head指针和tail指针之间的数据量达到下刷条件时,将写入所述缓存区域中的自定义日志下刷到除本SSD以外的其他磁盘;
第二更新子模块,用于更新所述head指针,并将更新后的所述head指针作为下一次自定义日志写入的起始地址。
7.一种固态硬盘,其特征在于,所述固态硬盘包括权利要求4-6所述的装置。
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