CN116860182B - 一种利用cxl协议把ftl全映射表放在主机端ram的读写方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种利用CXL协议把FTL全映射表放在主机端RAM的读写方法，其可使消费级NAND固态硬盘达到企业级的读写效能,还不需要额外的驱动程序，适用性强，其特征在于：所述方法包括以下步骤：步骤1、在存储装置的固件写入FTL算法；步骤2、利用CXL cache协议，将FTL全映射表放在主机端的RAM；步骤3、主机端进行数据读写。

Description

一种利用CXL协议把FTL全映射表放在主机端RAM的读写方法
技术领域
本发明涉及NAND固态硬盘读写方法相关技术领域，具体涉及一种利用CXL协议把FTL全映射表放在主机端RAM的读写方法。
背景技术
固态硬盘储存装置的RAM是昂贵资源，企业级固态硬盘和消费级固态硬盘的硬件主要差别就在RAM的大小，而RAM的大小影响固件FTL (Flash Translation Layer) 的映射算法。
市场上，基于NAND的消费级低价储存装置，由于RAM空间不多，读写时需要频繁的读写及更换映射表，因此影响读写效能，尤其是随机读写性能特别差。对性能有高度效能要求的系统，只能买企业级的固态硬盘，但是企业级的固态硬盘价格十分高昂，增加了系统成本。
主机端的RAM愈来愈便宜，现在的计算机主机基本都有十几个GB的 RAM，虽然NVMe也有提出Open Channel固态硬盘，储存装置的固件只做基本的NAND操作，把FTL算法写在主机端的驱动程序，映射表也放主机端的 RAM，但是储存装置换不同的平台或NAND Flash就得换不同的驱动程序，因此存在储存装置移到不同的主机就有可能识别不到的问题，适用性差。
有鉴于上述的缺陷，基于少量RAM空间的消费级NAND固态硬盘，当前亟需设计一种新型的读写方法来解决读写效能低下、适用性差的问题，来满足产业化的需求。
发明内容
为了解决上述内容中提到的问题，基于少量RAM空间的消费级NAND固态硬盘，本发明提供了一种利用CXL协议把FTL全映射表放在主机端RAM的读写方法，其可使消费级NAND固态硬盘达到企业级的读写效能, 还不需要额外的驱动程序，适用性强。
其技术方案是这样的：
一种利用CXL协议把FTL全映射表放在主机端RAM的读写方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：
步骤1、在存储装置的固件写入FTL算法；
步骤2、利用CXL cache协议，将FTL全映射表放在主机端的RAM；
步骤3、主机端进行数据读写。
进一步的，所述步骤2中上电时,先把FTL全映射表从存储装置的Mapping NAND读到存储装置的Mapping RAM中，再通过CXL cache Device Request写到主机端的FullMapping RAM,然后开始进行读写。FTL全映射表具体为，FTL的逻辑地址和实体地址映射表。CXL协议具体为，Compute eXpress Link协议。
进一步的，所述步骤2中下电前，先把FTL全映射通过CXL cache Device Request读回存储装置的Mapping RAM，再写回存储装置的Mapping NAND。
进一步的，所述步骤3中当主机端下达写命令时,数据通过DRAM写到存储装置的DATA RAM,存储装置记录映射关系,并将数据写到DATA NAND；写命令结束后,存储装置通过CXL cache Device Request将写命令的LBA和DATA NAND的映射关系写回到主机端的FullMapping RAM。
进一步的，所述步骤3中当主机端下达读命令时，先检查读命令的LBA的映射表在不在存储装置的Mapping RAM中，如果在，则直接取得映射关系，如不在，则通过CXL cacheDevice Request把读命令的LBA的映射表从主机端的 Full Mapping RAM读到存储装置的Mapping RAM中,然后取得映射关系；再从 DATA NAND将数据读到DATA RAM，再发送给主机端的DRAM。
本发明的有益效果为：
本发明通过利用CXL协议来将FTL的逻辑地址和实体地址映射表存放在主机端的RAM中，然后设计了一套数据读写的操作流程来进行读写操作，该方法在读写过程中不用一直交换映射表，仅仅对连续读写效能稍有影响，即可使消费级NAND固态硬盘达到企业级的读写效能, 还不需要额外的驱动程序，适用性强。
附图说明
图1为传统做法的整体流程示意图。
图2为Open Channel的整体流程示意图。
图3为本发明实施例的整体流程示意图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步的描述。
以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的保护范围。实施例中的条件可以根据具体条件做进一步的调整，在本发明的构思前提下对本发明的方法简单改进都属于本发明要求保护的范围。
如图1所示，首先阐述本领域内的传统作法：由于一般使用者买的消费级固态硬盘的RAM空间有限,在读写数据时常常需要换读写映射表,尤其是在随机读写时,需要不断换映射表,读写的速度比企业级的全映射表相差甚多。
主机端下达读写命令给储存装置, 储存装置检查该逻辑映射实体表在不在Mapping RAM中,不在则看Mapping RAM有没有空间或映射表有没有都更新过,如果映射表都更新过,则把最少用的一个写到Mapping NAND,再从Mapping NAND把该命令的映射表读上来。如果是写命令则更新映射表,读命令则找映射的实体位置把数据读出来给主机端。由于低价的固态硬盘储存装置RAM有限, 频繁的换读写映射表,会使整个储存装置的效率低下。即便是写完成一整个 NAND块才更新映射表,只要是随机写入,一样是效率低下。
如图2所示，然后阐述本领域内的Open Channel作法：NVMe提出OPEN ChannelSSD，SSD只做基本的NAND管理，Erase/Program/Read, 将FTL算法写在主机端的驱动程序,也是把映射表放在主机端的RAM,但是这种作法需要在不同平台写各自独有的驱动程序。
如图3所示，本发明提供了一种利用CXL协议把FTL全映射表放在主机端RAM的读写方法，所述方法包括以下步骤：
步骤1、在存储装置的固件中写入FTL算法。
步骤2、利用CXL cache协议，将FTL全映射表放在主机端的RAM。所述步骤2中上电时,先把FTL全映射表从存储装置的Mapping NAND读到存储装置的Mapping RAM中，再通过CXL cache Device Request写到主机端的Full Mapping RAM,然后开始进行读写。所述步骤2中下电前，先把FTL全映射通过CXL cache Device Request读回存储装置的MappingRAM，再写回存储装置的Mapping NAND。FTL全映射表具体为，FTL的逻辑地址和实体地址映射表。CXL协议具体为，Compute eXpress Link协议，是Intel发表的一个新的界面协议,针对新时代的计算机架构来共享内存,其中cache协议能让存储装置写读主机的RAM。
步骤3、主机端进行数据读写。所述步骤3中当主机端下达写命令时,数据通过DRAM写到存储装置的DATA RAM,存储装置记录映射关系,并将数据写到DATA NAND；写命令结束后,存储装置通过CXL cache Device Request将写命令的LBA和DATA NAND的映射关系写回到主机端的Full Mapping RAM。所述步骤3中当主机端下达读命令时，先检查读命令的LBA的映射表在不在存储装置的Mapping RAM中，如果在，则直接取得映射关系，如不在，则通过CXL cache Device Request把读命令的LBA的映射表从主机端的 Full Mapping RAM读到存储装置的Mapping RAM中,然后取得映射关系；再从 DATA NAND将数据读到DATA RAM，再发送给主机端的DRAM。
从主机端读映射表,比从存储装置端读写快得多,且不用一直交换映射表, 因此可以达到企业级的读写速度。尤其是随机读写，因为全映射表都放在RAM中。CXL 1.0的速度是PCIe 5读写单向可以达到32GB/s,CXL 3.0的速度是PCIe 6.0读写单向可以达到64/GB。
尽管已经出示和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (5)

1.一种利用CXL协议把FTL全映射表放在主机端RAM的读写方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：
步骤1、在存储装置的固件写入FTL算法；
步骤2、利用CXL cache协议，将FTL全映射表放在主机端的RAM；
步骤3、主机端进行数据读写；
所述步骤2中上电时,先把FTL全映射表从存储装置的Mapping NAND读到存储装置的Mapping RAM中，再通过CXL cache Device Request写到主机端的Full Mapping RAM,然后开始进行读写；
所述步骤2中下电前，先把FTL全映射通过CXL cache Device Request读回存储装置的Mapping RAM，再写回存储装置的Mapping NAND；
所述步骤3中当主机端下达写命令时,数据通过DRAM写到存储装置的DATA RAM,存储装置记录映射关系,并将数据写到DATA NAND；
写命令结束后,存储装置通过CXL cache Device Request将写命令的LBA和DATA NAND的映射关系写回到主机端的Full Mapping RAM；
所述步骤3中当主机端下达读命令时，先检查读命令的LBA的映射表在不在存储装置的Mapping RAM中，如果在，则直接取得映射关系。
2.根据权利要求1所述的一种利用CXL协议把FTL全映射表放在主机端RAM的读写方法，其特征在于：如果不在，则通过CXL cache Device Request把读命令的LBA的映射表从主机端的 Full Mapping RAM读到存储装置的Mapping RAM中,然后取得映射关系。
3.根据权利要求2所述的一种利用CXL协议把FTL全映射表放在主机端RAM的读写方法，其特征在于：再从DATA NAND将数据读到DATA RAM，再发送给主机端的DRAM。
4.根据权利要求1所述的一种利用CXL协议把FTL全映射表放在主机端RAM的读写方法，其特征在于：FTL全映射表具体为，FTL的逻辑地址和实体地址映射表。
5.根据权利要求1所述的一种利用CXL协议把FTL全映射表放在主机端RAM的读写方法，其特征在于：CXL协议具体为，Compute eXpress Link协议。
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