CN116450043A - 用于ssd tcg功能读写数据加速方法及相关设备 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例公开了一种用于SSDTCG功能读写数据加速方法及相关设备，方法包括：接收下发命令，通过硬件加速模块检查下发命令的访问权限，若下发命令具有访问权限，则TCG功能检查通过，并执行下发命令。通过软件和硬件结合的处理方式，提升了读写访问权限判断的速度，进而提升了SSD性能。

Description

用于SSD TCG功能读写数据加速方法及相关设备
技术领域
本发明涉及固态硬盘，更具体地说是用于SSD TCG功能读写数据加速方法及相关设备。
背景技术
随着SSD产品的普及，越来越多的SSD产品都要求支持TCG功能，增加SSD数据的安全性，同时还管理多个用户数据的访问权限以及分区加密。
在支持TCG功能的SSD产品中，对于数据的读写访问权限，Range的状态和访问权限由SSD内部的软件程序维护，当收到SSD收到下发的write/read cmd时，SD内部的软件都需要逐个range检查其LBA范围和访问权限，直到确认该cmd访问的数据权限，这样的处理方式效率比较低下，容易导致SSD性能损失。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供用于SSD TCG功能读写数据加速方法及相关设备，旨在能满足TCG特性要求的基础上，提升读写访问权限判断的速度，进而满足SSD的性能要求。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
第一方面，本发明提供了用于SSD TCG功能读写数据加速方法，SSD配置有对应的硬件加速模块，所述方法包括：
接收下发命令；
通过硬件加速模块检查下发命令的访问权限；
若下发命令具有访问权限，则TCG功能检查通过，并执行下发命令。
其进一步技术方案为：所述若下发命令具有访问权限，则TCG功能检查通过，并执行下发命令之后，包括：
若下发命令不具有访问权限，则检查range情况，并反馈异常状态信息。
其进一步技术方案为：在创建range或者更新range状态时同步更新至硬件加速模块。
其进一步技术方案为：硬件加速模块维护range相关信息，所述range相关信息包括Start LBA、End LBA以及locked状态。
其进一步技术方案为：所述硬件加速模块内置于SSD或者独立于SSD。
其进一步技术方案为：所述通过硬件加速模块检查下发命令的访问权限中，所使用的权限检查机制包括下列中的一种：访问控制列表、角色的访问控制以及强制访问控制。
其进一步技术方案为：下发命令包括下列中一种：读命令和写命令。
第二方面，本发明还提供了用于SSD TCG功能读写数据加速装置，SSD配置有对应的硬件加速模块，所述装置包括命令接收单元、检查单元以及命令执行单元；
所述命令接收单元，用于接收下发命令；
所述检查单元，用于通过硬件加速模块检查下发命令的访问权限；
所述命令执行单元，用于若下发命令具有访问权限，则TCG功能检查通过，并执行下发命令。
第三方面，本发明还提供了一种计算机设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器上并可在所述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述的用于SSD TCG功能读写数据加速方法。
第四方面，本发明还提供了一种计算机可读存储介质，所述存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，所述程序指令被处理器执行时，使得所述处理器执行如上述的用于SSD TCG功能读写数据加速方法。
本发明与现有技术相比的有益效果是：本发明通过在SSD配置有硬件加速模块，当接收下发命令，通过硬件加速模块检查下发命令的访问权限，若下发命令具有访问权限，则TCG功能检查通过，并执行下发命令。通过软件和硬件结合的处理方式，提升了读写访问权限判断的速度，进而提升了SSD性能。
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技术手段，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及优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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为本发明具体实施例提供的用于SSD TCG功能读写数据加速方法的流程图；
图2为本发明具体实施例提供的用于SSD TCG功能读写数据加速装置的示意性框图；
图3为本发明具体实施例提供的一种计算机设备的示意性框图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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。
应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
还应当理解，在本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明。如在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。
还应当进一步理解，在本发明说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
对本发明实施例进行进一步详细说明之前，对本发明实施例中涉及的名词和术语进行说明，本发明实施例中涉及的名词和术语适用于如下的解释。
TCG(Trusted Computing Group)功能是一种硬件级别的加密和数据安全保护机制，它可以在SSD内部对存储的数据进行加密，并且需要密码或密钥来解锁和访问存储的数据。这种功能可以有效地防止数据被盗用、篡改或泄露，并且保证数据的机密性和完整性。在现有技术中，支持TCG功能的SSD产品中，对于数据的读写访问权限，大部分采用软件处理，效率低，影响性能，用户体验度不好。本发明正是针对具有支持TCG功能的SSD产品而设计的。
Range指的是一组连续的逻辑页(Logical Page)，它们可以被视为一个单独的物理块(PhysicalBlock)进行操作。这个概念在SSD的垃圾回收(Garbage Collection)和TRIM命令的实现中非常重要。
由于SSD中的块擦除操作需要一定的时间和能量消耗，因此随着使用时间的增长，SSD中会出现大量的无效数据块(Invalid Blocks)。为了避免这些无效数据块对写入性能的影响，SSD通常会通过垃圾回收机制来将其清除并合并成更少的有效块。这时候，范围(Range)就可以用来表示一组待清除、合并的逻辑页所在的物理块，以便于SSD控制器在执行垃圾回收时更高效地处理这些数据，并且避免不必要的块擦除操作。同时，在TRIM命令中，文件系统可以向SSD发送范围信息，以提示SSD可以安全地删除这些逻辑页，并将其对应的物理块标记为空闲状态。
硬件加速模块是指用于加速SSD读写操作的硬件组件，其具体包括芯片、控制器、存储器以及驱动程序，其中芯片通常是一个专门设计的ASIC(Application SpecificIntegrated Circuit)，能够执行SSD控制器需要的各种操作。控制器负责管理SSD的读写操作、错误检测和修复，以及处理数据压缩和解压缩等任务。存储器提供SSD的存储空间，通常采用闪存芯片或者DRAM来实现。驱动程序与操作系统交互，将SSD的功能暴露给应用程序。
如图1所示，本发明提供了用于SSD TCG功能读写数据加速方法，SSD配置有对应的硬件加速模块，硬件加速模块维护range相关信息，range相关信息包括Start LBA、End LBA以及locked状态。在创建range或者更新range状态时同步更新至硬件加速模块。硬件加速模块内置于SSD或者独立于SSD。方法包括以下步骤：S10-S40。
S10、接收下发命令。
下发命令指主机下发的读命令或者写命令。
S20、通过硬件加速模块检查下发命令的访问权限。
SSD接收到下发命令时，会将下发命令输入到硬件加速模块，硬件加速模块便会根据接收到的命令对其进行访问权限的检查。
具体的，所使用的权限检查机制包括下列中的一种：访问控制列表(ACL)、角色的访问控制(RBAC)以及强制访问控制(MAC)。
以ACL权限检查机制进行进一步的具体说明，当硬件加速模块接收到一个下发命令时，硬件加速模块会首先检查该命令所涉及的逻辑地址和物理地址是否在ACL中被允许访问。如果该命令的访问被允许，则硬件加速模块会执行相应的操作。
本发明正是由于利用硬件加速模块检查下发命令的访问权限，而非利用SSD的软件机制检查下发命令的访问权限，从而提升了读写访问权限判断的速度，以及满足SSD的性能要求。
S30、若下发命令具有访问权限，则TCG功能检查通过，并执行下发命令。
S40、若下发命令不具有访问权限，则检查range情况，并反馈异常状态信息。
对于上述的用于SSD TCG功能读写数据加速方法，本发明实施例还提供了用于SSDTCG功能读写数据加速装置。
如图2所示，用于SSD TCG功能读写数据加速装置100，
SSD配置有对应的硬件加速模块，硬件加速模块维护range相关信息，range相关信息包括Start LBA、End LBA以及locked状态。在创建range或者更新range状态时同步更新至硬件加速模块。硬件加速模块内置于SSD或者独立于SSD。该装置包括命令接收单元110、检查单元120、命令执行单元130以及反馈单元140。
命令接收单元110，用于接收下发命令。检查单元120，用于通过硬件加速模块检查下发命令的访问权限。命令执行单元130，用于若下发命令具有访问权限，则TCG功能检查通过，并执行下发命令。反馈单元140，若下发命令不具有访问权限，则检查range情况，并反馈异常状态信息。
上述用于SSD TCG功能读写数据加速方法可以实现为计算机程序的形式，该计算机程序可以在如图3所示的计算机设备上运行。
请参阅图3，图3是本申请实施例提供的一种计算机设备的示意性框图。该计算机设备700可以是服务器，其中，服务器可以是独立的服务器，也可以是多个服务器组成的服务器集群。
如图3所示，该计算机设备，包括存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现如上述的用于SSD TCG功能读写数据加速方法步骤。
该计算机设备700可以是终端或服务器。该计算机设备700包括通过系统总线710连接的处理器720、存储器和网络接口750，其中，存储器可以包括非易失性存储介质730和内存储器740。
该非易失性存储介质730可存储操作系统731和计算机程序732。该计算机程序732被执行时，可使得处理器720执行任意一种用于SSD TCG功能读写数据加速方法。
该处理器720用于提供计算和控制能力，支撑整个计算机设备700的运行。
该内存储器740为非易失性存储介质730中的计算机程序732的运行提供环境，该计算机程序732被处理器720执行时，可使得处理器720执行任意一种用于SSD TCG功能读写数据加速方法。
该网络接口750用于进行网络通信，如发送分配的任务等。本领域技术人员可以理解，图3中示出的结构，仅仅是与本申请方案相关的部分结构的框图，并不构成对本申请方案所应用于其上的计算机设备700的限定，具体的计算机设备700可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。其中，所述处理器720用于运行存储在存储器中的程序代码，以实现以下步骤：
本发明提供了用于SSD TCG功能读写数据加速方法，SSD配置有对应的硬件加速模块，所述方法包括：
接收下发命令；
通过硬件加速模块检查下发命令的访问权限；
若下发命令具有访问权限，则TCG功能检查通过，并执行下发命令。
在一实施例中，所述若下发命令具有访问权限，则TCG功能检查通过，并执行下发命令之后，包括：
若下发命令不具有访问权限，则检查range情况，并反馈异常状态信息。
在一实施例中，在创建range或者更新range状态时同步更新至硬件加速模块。
在一实施例中，硬件加速模块维护range相关信息，所述range相关信息包括StartLBA、End LBA以及locked状态。
在一实施例中，所述硬件加速模块内置于SSD或者独立于SSD。
在一实施例中，所述通过硬件加速模块检查下发命令的访问权限中，所使用的权限检查机制包括下列中的一种：访问控制列表、角色的访问控制以及强制访问控制。
在一实施例中，下发命令包括下列中一种：读命令和写命令。
应当理解，在本申请实施例中，处理器720可以是中央处理单元(CentralProcessing Unit，CPU)，该处理器720还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(DigitalSignal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable GateArray，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。其中，通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
本领域技术人员可以理解，图3中示出的计算机设备700结构并不构成对计算机设备700的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。
在本发明的另一实施例中提供了一种计算机可读存储介质。该计算机可读存储介质可以为非易失性的计算机可读存储介质。该计算机可读存储介质存储有计算机程序，其中计算机程序被处理器执行时实现本发明实施例公开的用于SSD TCG功能读写数据加速方法。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，上述描述的设备、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。本领域普通技术人员可以意识到，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。
在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的设备、装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，也可以将具有相同功能的单元集合成一个单元，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另外，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口、装置或单元的间接耦合或通信连接，也可以是电的，机械的或其它的形式连接。
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单元来实现本发明实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以是两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
所述集成的单元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，可以存储在一个存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分，或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，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所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.用于SSDTCG功能读写数据加速方法，其特征在于，SSD配置有对应的硬件加速模块，所述方法包括：
接收下发命令；
通过硬件加速模块检查下发命令的访问权限；
若下发命令具有访问权限，则TCG功能检查通过，并执行下发命令。
2.根据权利要求1所述的用于SSDTCG功能读写数据加速方法，其特征在于，所述若下发命令具有访问权限，则TCG功能检查通过，并执行下发命令之后，包括：
若下发命令不具有访问权限，则检查range情况，并反馈异常状态信息。
3.根据权利要求1所述的用于SSDTCG功能读写数据加速方法，其特征在于，在创建range或者更新range状态时同步更新至硬件加速模块。
4.根据权利要求1所述的用于SSDTCG功能读写数据加速方法，其特征在于，硬件加速模块维护range相关信息，所述range相关信息包括StartLBA、EndLBA以及locked状态。
5.根据权利要求1所述的用于SSDTCG功能读写数据加速方法，其特征在于，所述硬件加速模块内置于SSD或者独立于SSD。
6.根据权利要求1所述的用于SSDTCG功能读写数据加速方法，其特征在于，所述通过硬件加速模块检查下发命令的访问权限中，所使用的权限检查机制包括下列中的一种：访问控制列表、角色的访问控制以及强制访问控制。
7.根据权利要求1所述的用于SSDTCG功能读写数据加速方法，其特征在于，下发命令包括下列中一种：读命令和写命令。
8.用于SSDTCG功能读写数据加速装置，其特征在于，SSD配置有对应的硬件加速模块，所述装置包括命令接收单元、检查单元以及命令执行单元；
所述命令接收单元，用于接收下发命令；
所述检查单元，用于通过硬件加速模块检查下发命令的访问权限；
所述命令执行单元，用于若下发命令具有访问权限，则TCG功能检查通过，并执行下发命令。
9.一种计算机设备，其特征在于，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器上并可在所述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1～7中任意一项所述的用于SSDTCG功能读写数据加速方法。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，所述程序指令被处理器执行时，使得所述处理器执行如权利要求1～7任意一项所述的用于SSDTCG功能读写数据加速方法。
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