CN115098039A

CN115098039A - Ssd命令的流控方法、装置、存储介质及ssd设备

Info

Publication number: CN115098039A
Application number: CN202210854951.XA
Authority: CN
Inventors: 宛丽娟; 蒲强; 薛红军; 孟欣
Original assignee: Beijing Dera Technology Co Ltd
Current assignee: Beijing Dera Technology Co Ltd
Priority date: 2022-07-20
Filing date: 2022-07-20
Publication date: 2022-09-23
Anticipated expiration: 2042-07-20
Also published as: CN115098039B

Abstract

本发明涉及数据存储技术领域，提供了一种SSD命令的流控方法、装置、存储介质及SSD设备，该方法包括：根据SSD命令的来源将SSD命令的接收通路划分成多个命令通路；为各个命令通路设置对应的流控阀值；在轮巡各个命令通路里的命令时，监测并计数当前轮询到的目标命令通路的流控值；根据所述流控值对目标命令通路进行流控控制，以在所述流控值累加到大于或等于目标命令通路对应的流控阀值时，退出所述目标命令通路，继续轮巡下一命令通路。本发明提出的SSD命令的流控策略在不同使用场景下，均能保证及均衡SSD读写性能，并减少性能波动，给用户更好的使用体验。

Description

SSD命令的流控方法、装置、存储介质及SSD设备

技术领域

本发明涉及数据存储技术领域，尤其涉及一种SSD命令的流控方法、装置、存储介质及SSD设备。

背景技术

SSD（Solid State Disk或Solid State Drive，固态硬盘）主要由两大模块组成：主控和闪存介质，除了上述两大模块，可选的还有缓存单元。主控是SSD的大脑，承担着指挥、运算和协调的作用，具体表现在：一是实现标准主机接口与主机通信（前端模块）；二是实现与闪存的通信（后端模块）；三是运行SSD内部的FTL（Flash Translation Layer，闪存转换层）算法（中端模块）。可以说一款主控芯片的好坏直接决定了SSD的性能、寿命和可靠性。FTL算法将统一完成SSD产品所需要的功能，调度各个硬件模块，完成数据从主机端到闪存端的写入和读取。

FTL算法的优劣与否，直接决定了SSD的性能、可靠性、耐用性等方面的好坏，其主要功能有：逻辑地址空间到物理地址空间的映射管理、垃圾回收、TRIM、磨损均衡、掉电管理、坏块管理等，除此之外，FTL还承担着各个模块的命令流控的任务。当主机大压力向SSD发送命令时，如果对命令流不加以控制，FTL在处理以上命令上会消耗更多的时间，导致命令不能均衡处理，从而降低SSD的读写性能。

现有技术方案中，FTL层的流控较单一，通常是针对某个路径加流控阀，虽然能够提升某种特殊使用情况下的读写性能及满足特殊场景的指标要求，但是在大压力IO命令的情况下，或是主机发送大量admin命令时，不能保证SSD的读写性能。

发明内容

鉴于上述问题，提出了本发明以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的SSD命令的流控方法、装置、存储介质及SSD设备。

本发明的一个方面，提供了一种SSD命令的流控方法，所述方法包括：

根据SSD命令的来源将SSD命令的接收通路划分成多个命令通路；

为各个命令通路设置对应的流控阀值；

在轮巡各个命令通路里的命令时，监测并计数当前轮询到的目标命令通路的流控值；

根据所述流控值对目标命令通路进行流控控制，以在所述流控值累加到大于或等于目标命令通路对应的流控阀值时，退出所述目标命令通路，继续轮巡下一命令通路。

进一步地，所述方法还包括：

为同一命令通路中的不同的命令类型设置对应的增量权重值，以均衡不同类型的命令的执行带宽。

进一步地，所述为同一命令通路中的不同的命令类型设置不同的增量权重值包括：

若命令通路中的命令类型包括读命令和写命令，则读命令对应的增量权重值INWHT-R< 写命令对应的增量权重值INWHT-W；

若命令通路中的命令类型包括读命令、写命令和其他管理命令，则读命令对应的增量权重值INWHT-R< 写命令对应的增量权重值INWHT-W<其他管理命令INWHT-O。

进一步地，所述方法还包括：

在所述流控值小于所述目标命令通路对应的流控阀值时，若监测到所述目标命令通路中在预设时间长度内没有接收到新的命令，则退出所述目标命令通路，继续轮巡下一命令通路。

进一步地，所述为各个命令通路设置对应的流控阀值包括：

根据各个命令通路的SSD命令的数量为各个命令通路设置不同的流控阀值，以实现各个命令通路的命令均衡。

进一步地，所述为各个命令通路设置对应的流控阀值包括：

根据预设的阈值设置规则各个命令通路设置不同的流控阀值，阈值设置规则为：IO命令通路的流控阀值TH1 > DMA命令通路的流控阀值TH2 > nand 命令通路的流控阀值TH3 > admin命令通路的流控阀值TH4。

本发明的另一方面，提供了一种SSD命令的流控装置，所述装置包括：

通路划分模块，用于根据SSD命令的来源将SSD命令的接收通路划分成多个命令通路；

阀值配置模块，用于为各个命令通路设置对应的流控阀值；

监测模块，用于在轮巡各个命令通路里的命令时，监测并计数当前轮询到的目标命令通路的流控值；

控制模块，用于根据所述流控值对目标命令通路进行流控控制，以在所述流控值累加到大于或等于目标命令通路对应的流控阀值时，退出所述目标命令通路，继续轮巡下一命令通路。

进一步地，所述装置还包括：

权重配置模块，用于为同一命令通路中的不同的命令类型设置对应的增量权重值，以均衡不同类型的命令的执行带宽。

本发明的第三方面，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上SSD命令的流控方法的步骤。

本发明的第四方面，还提供了一种SSD设备，该设备包括存储控制器，所述存储控制器包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上SSD命令的流控方法的步骤。

本发明实施例提供的SSD命令的流控方法、装置、存储介质及SSD设备，将SSD命令的接收通路划分成多个命令通路并未为各个命令通路设置对应的流控阀值，通过在轮巡各个命令通路里的命令时，监测命令通路的流控值，通过流控阀值进行流控控制，以均衡处理各个通路的命令。本发明在不同命令压力的使用场景下，均能保证及均衡读写性能，并减少性能波动，给用户更好的使用体验。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1为本发明实施例提供的SSD命令的流控方法的流程图；

图2为本发明实施例提供的SSD命令的流控方法中命令通路划分示意图；

图3为本发明实施例提出的SSD命令的流控装置的结构框图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语（包括技术术语和科学术语），具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语，应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非被特定定义，否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。

现有技术方案中，SSD的FTL层的流控较单一，虽然能够提升某种特殊使用情况下的读写性能，及满足特殊场景的指标要求，但是在大压力IO命令的情况下，或是主机发送大量admin命令时，不能保证SSD的读写性能；同时在读写混合的情况下，会牺牲掉部分写性能，来保证读命令的IOPS。为此本发明提供一种SSD命令的流控方法，在不同使用场景下，均能保证及均衡SSD读写性能，并减少性能波动，给用户更好的使用体验。

图1示意性示出了本发明一个实施例的SSD命令的流控方法的流程图。参照图1，本发明实施例的SSD命令的流控方法具体包括以下步骤：

S11、根据SSD命令的来源将SSD命令的接收通路划分成多个命令通路。

SSD内部的FTL（Flash Translation Layer:闪存转换层）算法，其接收的命令来源于前端模块、后端模块及其他硬件模块，主要包括IO命令、admin命令（主机发下来的非IO命令）、后端IO完成命令、DMA模块完成消息及其他硬件模块的消息等。

S12、为各个命令通路设置对应的流控阀值。

本发明将FTL接收命令的通路进行划分：包括IO命令通路、DMA命令通路、nand命令通路、admin命令通路，不同的命令通路设置不同的流控阀值，来控制不同通路命令的执行时间或是数量，以保证各个通路的命令均衡处理。命令通路划分如图2所示。

S13、在轮巡各个命令通路里的命令时，监测并计数当前轮询到的目标命令通路的流控值。

S14、根据所述流控值对目标命令通路进行流控控制，以在所述流控值累加到大于或等于目标命令通路对应的流控阀值时，退出所述目标命令通路，继续轮巡下一命令通路。

进一步地，在所述流控值小于所述目标命令通路对应的流控阀值时，若监测到所述目标命令通路中在预设时间长度内没有接收到新的命令，则退出所述目标命令通路，继续轮巡下一命令通路。

本发明实施例提供的SSD命令的流控方法，将SSD命令的接收通路划分成多个命令通路并未为各个命令通路设置对应的流控阀值，通过在轮巡各个命令通路里的命令时，监测命令通路的流控值，通过流控阀值进行流控控制，以均衡处理各个通路的命令。本发明在不同命令压力的使用场景下，均能保证及均衡读写性能，并减少性能波动，给用户更好的使用体验。

本发明一个实施例的SSD命令的流控方法，其中为各个命令通路设置对应的流控阀值（TH），具体包括：根据预设的阈值设置规则各个命令通路设置不同的流控阀值，阈值设置规则为：IO命令通路的流控阀值TH1 > DMA命令通路的流控阀值TH2 > nand 命令通路的流控阀值TH3 > admin命令通路的流控阀值TH4。实际应用中，通过该阈值设置规则，使得可以优先响应host主机的IO命令，同时DMA命令通路处理优先级高于nand 命令通路，在降低写延迟的同时，不影响整体性能。

本发明为了解决在主机压力下发读写命令或是admin命令时，会导致读写性能下降的问题，本发明可以预设的阈值设置规则各个命令通路设置不同的流控阀值，以优先保证主机下发读写命令的处理，保证SSD的读写性能。

本发明另一个实施例的SSD命令的流控方法，其中为各个命令通路设置对应的流控阀值，具体包括：根据各个命令通路的SSD命令的数量为各个命令通路设置不同的流控阀值，以实现各个命令通路的命令均衡。为了更好地实现各个命令通路的命令均衡，本发明可以基于各个命令通路的SSD命令的数量分布情况为各个命令通路设置相对应的流控阀值，以保证各个命令通路的SSD命令实现相同的控制比例进行流控。

本发明实施例的SSD命令的流控方法，在步骤S12之后还包括以下步骤：为同一命令通路中的不同的命令类型设置对应的增量权重值，以均衡不同类型的命令的执行带宽。

进一步地，本发明实施例中，在将FTL接收命令的通路进行划分并设置不同的流控阀值之后，在同一通路中，不同的命令类型（读、写命令）给与不同的增量权重值，来均衡不同类型的命令的执行带宽。

具体的，本实施例中的为同一命令通路中的不同的命令类型设置不同的增量权重值（increase weight：缩写INWHT），具体实现流程如下：

本发明提出的增量权重值设置方案，在读写混合场景下能够留给处理读命令的带宽更多，进而提高读写混合场景下读命令的IOPS。

具体的，FTL轮巡各个命令通路里的命令，并记录监测各个通路的流控值，来对命令通路进行流控控制，方法如下：

a. FTL在轮巡到某个通路开始前，将此通路的流控值清除。

b. FTL每处理一个此通路里的命令，则当前通路的流控值根据命令类型累加INWHT。

c. 当此通路中的流控值累加到大于等于所设流控阀值（TH）时，或是当前通路中没有新的命令，FTL将退出此条通路，继续轮巡下一命令通路。

本发明实施例提供的SSD命令的流控方法，将FTL接收命令的通路进行划分，且对各个通路设置流控阀值，可均衡处理各个通路的命令，尤其是当主机发送大量非IO命令时，如果没有流控控制，将会在一定时间内阻塞读写命令，导致读写性能下降。本发明提出的流控阀值和增量权重值规则，读写命令的流控阀值设为最大，FTL处理IO通路的带宽增加，可提高大压力的读写性能；同时对不同类型的命令设置不同的增量权重值，在不影响写性能的前提下，提高SSD的读性能。

对于方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本发明实施例并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本发明实施例，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作并不一定是本发明实施例所必须的。

图3示意性示出了本发明一个实施例的SSD命令的流控装置的结构示意图。参照图3，本发明实施例的SSD命令的流控装置具体包括通路划分模块201、阀值配置模块202、监测模块203以及控制模块204，其中：

通路划分模块201，用于根据SSD命令的来源将SSD命令的接收通路划分成多个命令通路；

阀值配置模块202，用于为各个命令通路设置对应的流控阀值；

监测模块203，用于在轮巡各个命令通路里的命令时，监测并计数当前轮询到的目标命令通路的流控值；

控制模块204，用于根据所述流控值对目标命令通路进行流控控制，以在所述流控值累加到大于或等于目标命令通路对应的流控阀值时，退出所述目标命令通路，继续轮巡下一命令通路。

进一步地，所述装置还包括附图中未示出的权重配置模块，所述的权重配置模块，用于为同一命令通路中的不同的命令类型设置对应的增量权重值，以均衡不同类型的命令的执行带宽。

对于装置实施例而言，由于其与方法实施例基本相似，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

此外，本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如上所述方法的步骤。

本实施例中，所述SSD命令的流控装置如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器（ROM，Read-Only Memory）、随机存取存储器（RAM，Random Access Memory）、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，所述计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括电载波信号和电信信号。

此外，本发明实施例还提供了一种SSD设备，该设备包括存储控制器，所述存储控制器包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上所述方法的步骤。例如图1所示的步骤S11~S14。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述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计算机可读存储介质中，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）执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本发明的范围之内并且形成不同的实施例。例如，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims

1.一种SSD命令的流控方法，其特征在于，所述方法包括：

为各个命令通路设置对应的流控阀值；

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述为同一命令通路中的不同的命令类型设置不同的增量权重值包括：

若命令通路中的命令类型包括读命令和写命令，则读命令对应的增量权重值INWHT-R<写命令对应的增量权重值INWHT-W；

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述为各个命令通路设置对应的流控阀值包括：

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述为各个命令通路设置对应的流控阀值包括：

根据预设的阈值设置规则各个命令通路设置不同的流控阀值，阈值设置规则为：IO命令通路的流控阀值TH1 > DMA命令通路的流控阀值TH2 > nand 命令通路的流控阀值TH3 >admin命令通路的流控阀值TH4。

7.一种SSD命令的流控装置，其特征在于，所述装置包括：

阀值配置模块，用于为各个命令通路设置对应的流控阀值；

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

9.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-6任一项所述方法的步骤。

10.一种SSD设备，其特征在于，包括存储控制器，所述存储控制器包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1-6任一项所述方法的步骤。