CN117032582A - 基于DRAM-less固态硬盘的写性能提升方法和装置 - Google Patents

基于DRAM-less固态硬盘的写性能提升方法和装置 Download PDF

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Abstract

本申请涉及一种基于DRAM‑less固态硬盘的写性能提升方法、装置、计算机设备和存储介质，其中该方法包括：获取主机下发的非4K对齐命令，判断所述非4K对齐命令的数据大小是否已经超过预设的阈值；若超过预设的阈值则将非4K对齐的部分搬入SRAM中；前端根据命令信息判断当前的命令是否有需要搬入SRAM中的数据；如果有则查看需要搬入SRAM的数据是否已经准备好；如果已经准备好则FTL模块将CMD信息分解为NFI和BM模块可以识别的信息。本发明可以提升SRAM空间的使用率，防止发生写命令阻塞，进而提升了固态硬盘的写性能。

Description

基于DRAM-less固态硬盘的写性能提升方法和装置
技术领域
本发明涉及固态硬盘技术领域，特别是涉及一种基于DRAM-less固态硬盘的写性能提升方法、装置、计算机设备和存储介质。
背景技术
LBA(Logical Block Address)是描述计算机设备上数据所在区块的通用机制。现在计算机上一个逻辑区块的大小为512Byte或者4K，通用的为512B。
目前，为了控制SSD中映射表的大小，在SSD中引入了LPA的概念，LPA的单元大小为4K。由于HOST与SSD之间交互的LBA大小为512B，当主机发给SSD侧的命令为非4K对齐时，SSD会将非4K对齐的命令数据缓存在SRAM中，经过读改写等操作保证了数据的一致性之后，才会将数据发给NFI模块，写入NAND。在现有技术中，当非4K对齐的命令比较多并且数据量比较大时，缓存的SRAM空间很容易就被塞满了，导致后面的非4K对齐的命令会阻塞住，影响写性能。
发明内容
基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种基于DRAM-less固态硬盘的写性能提升方法、装置、计算机设备和存储介质。
一种基于DRAM-less固态硬盘的写性能提升方法，所述方法包括：
获取主机下发的非4K对齐命令，判断所述非4K对齐命令的数据大小是否已经超过预设的阈值；
若超过预设的阈值则将非4K对齐的部分搬入SRAM中；
前端根据命令信息判断当前的命令是否有需要搬入SRAM中的数据；
如果有则查看需要搬入SRAM的数据是否已经准备好；
如果已经准备好则FTL模块将CMD信息分解为NFI和BM模块可以识别的信息。
在其中一个实施例中，在所述如果已经准备好则FTL模块将CMD信息分解为NFI和BM模块可以识别的信息的步骤之后还包括：
根据填入的CMD信息查看当前的4K数据是否在SRAM中。
在其中一个实施例中，在所述根据填入的CMD信息查看当前的4K数据是否在SRAM中的步骤之后还包括：
如果在SRAM中则从SRAM中搬出数据，如果不在SRAM中则从总线侧搬出数据。
在其中一个实施例中，在所述查看需要搬入SRAM的数据是否已经准备好的步骤之后还包括：
如果需要搬入SRAM的数据没有准备好则继续等待。
一种基于DRAM-less固态硬盘的写性能提升装置，所述装置包括：
第一判断模块，所述第一判断模块用于获取主机下发的非4K对齐命令，判断所述非4K对齐命令的数据大小是否已经超过预设的阈值；
数据搬运模块，所述数据搬运模块用于若超过预设的阈值则将非4K对齐的部分搬入SRAM中；
第二判断模块，所述第二判断模块用于前端根据命令信息判断当前的命令是否有需要搬入SRAM中的数据；
第一查看模块，所述第一查看模块用于如果有则查看需要搬入SRAM的数据是否已经准备好；
信息分解模块，所述信息分解模块用于如果已经准备好则FTL模块将CMD信息分解为NFI和BM模块可以识别的信息。
在其中一个实施例中，所述装置还包括第二查看模块，所述第二查看模块用于：
根据填入的CMD信息查看当前的4K数据是否在SRAM中。
在其中一个实施例中，所述第二查看模块还用于：
如果在SRAM中则从SRAM中搬出数据，如果不在SRAM中则从总线侧搬出数据。
在其中一个实施例中，所述装置还包括等待模块，所述等待模块用于：
如果需要搬入SRAM的数据没有准备好则继续等待。
一种计算机设备，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上述任意一项方法的步骤。
一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述任意一项方法的步骤。
上述基于DRAM-less固态硬盘的写性能提升方法、装置、计算机设备和存储介质，通过获取主机下发的非4K对齐命令，判断所述非4K对齐命令的数据大小是否已经超过预设的阈值；若超过预设的阈值则将非4K对齐的部分搬入SRAM中；前端根据命令信息判断当前的命令是否有需要搬入SRAM中的数据；如果有则查看需要搬入SRAM的数据是否已经准备好；如果已经准备好则FTL模块将CMD信息分解为NFI和BM模块可以识别的信息。本发明针对非4K对齐的数据量较大的命令，仅给非4K对齐的部分分配SRAM空间，这样可以提升SRAM空间的使用率，防止发生写命令阻塞，进而提升了固态硬盘的写性能。
附图说明
图1为写命令数据从Host端发送到NFI的数据通路图；
图2为CMD数据均被NVME搬入SRAM中的示意图；
图3为一个实施例中基于DRAM-less固态硬盘的写性能提升方法的流程示意图；
图4为另一个实施例中基于DRAM-less固态硬盘的写性能提升方法的流程示意图；
图5为一个实施例中仅将非4K命令对齐的部分搬入SRAM的示意图；
图6为再一个实施例中基于DRAM-less固态硬盘的写性能提升方法的流程示意图；
图7为一个实施例中基于DRAM-less固态硬盘的写性能提升装置的结构框图；
图8为另一个实施例中基于DRAM-less固态硬盘的写性能提升装置的结构框图；
图9为再一个实施例中基于DRAM-less固态硬盘的写性能提升装置的结构框图；
图10为一个实施例中计算机设备的内部结构图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
在DRAM-less SSD的当前架构中，写命令的数据从Host端发送到NFI的data path如图1所示。其中BM(Buffer Management)位于PCIE_EP和NFI(NAND FLASH INTERFACE)之间，与NFI配合传输数据。
在图1中对于HOST发送到SSD的命令会被分成两类：对于4K对齐且数据量为16K整数倍的命令，走BM通路；对于非4K对齐或者4K对齐但是数据量非16K整数倍的写命令，数据从NVME搬入SRAM中。
假设HOST发给SSD的命令格式如下：
lba_start:6lba_cnt:0x100
命令非4K对齐、数据量为128K，按当前的方案，CMD的数据均被NVME搬入SRAM中，如图2所示。当CMD数据需要写入NAND FLASH时，BM模块将数据从SRAM中搬出。由此，可以看出当前的方案会存在问题：由于DRAM-less SSD中SRAM空间有限，当HOST发送大量需要缓存在SRAM中的命令时，SRAM空间的大小会成为瓶颈，阻塞后面的写命令，成为写性能的瓶颈。
基于此，本发明提出一种基于DRAM-less固态硬盘的写性能提升方法，旨在可以提升SRAM空间的使用率。
在一个实施例中，如图3所示，提供了一种基于DRAM-less固态硬盘的写性能提升方法，该方法包括：
步骤302，获取主机下发的非4K对齐命令，判断所述非4K对齐命令的数据大小是否已经超过预设的阈值；
步骤304，若超过预设的阈值则将非4K对齐的部分搬入SRAM中；
步骤306，前端根据命令信息判断当前的命令是否有需要搬入SRAM中的数据；
步骤308，如果有则查看需要搬入SRAM的数据是否已经准备好；
步骤310，如果已经准备好则FTL模块将CMD信息分解为NFI和BM模块可以识别的信息。
在本实施例中，提出了一种提升DRAM-less SSD写性能的硬件加速方法。该方法针对非4K对齐的数据量较大的命令，仅给非4K对齐的部分分配SRAM空间，这样可以提升SRAM空间的使用率，提升效率。
具体地，首先，获取主机下发的非4K对齐命令，判断所述非4K对齐命令的数据大小是否已经超过预设的阈值，若超过预设的阈值则将非4K对齐的部分搬入SRAM中。也就是说，当HOST给SSD侧发送非4K对齐且数据量比较大的命令；收到命令之后，NVME侧会将非4K对齐的部分搬入SRAM中。
接着，前端根据命令信息判断当前的命令是否有需要搬入SRAM中的数据。如果有则查看需要搬入SRAM的数据是否已经准备好。如果已经准备好则FTL模块将CMD信息分解为NFI和BM模块可以识别的信息。
在其中一个实施例中，在所述查看需要搬入SRAM的数据是否已经准备好的步骤之后还包括：如果需要搬入SRAM的数据没有准备好则继续等待。
具体地，前端根据命令信息判断当前的命令是否有需要搬入SRAM中的数据，如果有则查看需要进入SRAM的数据是否ready，如果没有准备好，则继续等待，如果准备好了则FTL模块将CMD信息分解为NFI和BM等模块可以识别的信息。
在上述实施例中，通过获取主机下发的非4K对齐命令，判断所述非4K对齐命令的数据大小是否已经超过预设的阈值；若超过预设的阈值则将非4K对齐的部分搬入SRAM中；前端根据命令信息判断当前的命令是否有需要搬入SRAM中的数据；如果有则查看需要搬入SRAM的数据是否已经准备好；如果已经准备好则FTL模块将CMD信息分解为NFI和BM模块可以识别的信息。本发明针对非4K对齐的数据量较大的命令，仅给非4K对齐的部分分配SRAM空间，这样可以提升SRAM空间的使用率，防止发生写命令阻塞，进而提升了固态硬盘的写性能。
在一个实施例中，如图4所示，提供了一种基于DRAM-less固态硬盘的写性能提升方法，该方法在如果已经准备好则FTL模块将CMD信息分解为NFI和BM模块可以识别的信息的步骤之后还包括：
步骤402，根据填入的CMD信息查看当前的4K数据是否在SRAM中；
步骤404，如果在SRAM中则从SRAM中搬出数据，如果不在SRAM中则从总线侧搬出数据。
本实施例中，提出了一种针对非4K对齐的数据量较大的命令提升写性能的硬件加速方法，将非4K对齐的命令全部搬入SRAM空间，优化为针对非4K对齐的数据量比较大的命令仅将非4K对齐的部分搬入SRAM。
假设HOST发给SSD的命令格式如下：
lba_start:6lba_cnt:0x100
如图5所示，这样可以提升SRAM空间的使用率，提升效率。
其具体的流程图可参考图6所示：
步骤1：HOST给SSD侧发送非4K对齐且数据量比较大的命令。
步骤2：收到命令之后，NVME侧会将非4K对齐的部分搬入SRAM中。
步骤3：前端根据命令信息判断当前的命令是否有需要搬入SRAM中的数据，如果有则跳到步骤4。
步骤4：查看需要进入SRAM的数据是否ready，如果没有准备好，则继续等待，如果准备好了则跳到步骤5。
步骤5：FTL模块将CMD信息分解为NFI和BM等模块可以识别的信息。
步骤6：BM模块根据cmd slot id信息和lba offset信息查看是否有对应的sram地址，如果有则从SRAM中搬出数据，如果没有则从HOST侧搬出数据。
应该理解的是，虽然图1-图6的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，图1-图6中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些子步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
在一个实施例中，如图7所示，提供了一种基于DRAM-less固态硬盘的写性能提升装置700，该装置包括：
第一判断模块701，所述第一判断模块用于获取主机下发的非4K对齐命令，判断所述非4K对齐命令的数据大小是否已经超过预设的阈值；
数据搬运模块702，所述数据搬运模块用于若超过预设的阈值则将非4K对齐的部分搬入SRAM中；
第二判断模块703，所述第二判断模块用于前端根据命令信息判断当前的命令是否有需要搬入SRAM中的数据；
第一查看模块704，所述第一查看模块用于如果有则查看需要搬入SRAM的数据是否已经准备好；
信息分解模块705，所述信息分解模块用于如果已经准备好则FTL模块将CMD信息分解为NFI和BM模块可以识别的信息。
在一个实施例中，如图8所示，提供了一种基于DRAM-less固态硬盘的写性能提升装置700，该装置还包括第二查看模块706，所述第二查看模块用于：
根据填入的CMD信息查看当前的4K数据是否在SRAM中。
在其中一个实施例中，第二查看模块706还用于：
如果在SRAM中则从SRAM中搬出数据，如果不在SRAM中则从总线侧搬出数据。
在一个实施例中，如图9所示，提供了一种基于DRAM-less固态硬盘的写性能提升装置700，该装置还包括等待模块707，所述等待模块用于：
如果需要搬入SRAM的数据没有准备好则继续等待。
关于基于DRAM-less固态硬盘的写性能提升装置的具体限定可以参见上文中对于基于DRAM-less固态硬盘的写性能提升方法的限定，在此不再赘述。
在一个实施例中，提供了一种计算机设备，其内部结构图可以如图10所示。该计算机设备包括通过装置总线连接的处理器、存储器以及网络接口。其中，该计算机设备的处理器用于提供计算和控制能力。该计算机设备的存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作装置、计算机程序和数据库。该内存储器为非易失性存储介质中的操作装置和计算机程序的运行提供环境。该计算机设备的网络接口用于与外部的终端通过网络连接通信。该计算机程序被处理器执行时以实现一种基于DRAM-less固态硬盘的写性能提升方法。
本领域技术人员可以理解，图10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的限定，具体的计算机设备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。
在一个实施例中，提供了一种计算机设备，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，处理器执行计算机程序时实现以上各个方法实施例中的步骤。
在一个实施例中，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现以上各个方法实施例中的步骤。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是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种非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(RAM)或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM以多种形式可得，诸如静态RAM(SRAM)、动态RAM(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、双数据率SDRAM(DDRSDRAM)、增强型SDRAM(ESDRAM)、同步链路(Synchlink)DRAM(SLDRAM)、存储器总线(Rambus)直接RAM(RDRAM)、直接存储器总线动态RAM(DRDRAM)、以及存储器总线动态RAM(RDRAM)等。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种基于DRAM-less固态硬盘的写性能提升方法，所述方法包括：
获取主机下发的非4K对齐命令，判断所述非4K对齐命令的数据大小是否已经超过预设的阈值；
若超过预设的阈值则将非4K对齐的部分搬入SRAM中；
前端根据命令信息判断当前的命令是否有需要搬入SRAM中的数据；
如果有则查看需要搬入SRAM的数据是否已经准备好；
如果已经准备好则FTL模块将CMD信息分解为NFI和BM模块可以识别的信息。
2.根据权利要求1所述的基于DRAM-less固态硬盘的写性能提升方法，其特征在于，在所述如果已经准备好则FTL模块将CMD信息分解为NFI和BM模块可以识别的信息的步骤之后还包括：
根据填入的CMD信息查看当前的4K数据是否在SRAM中。
3.根据权利要求2所述的基于DRAM-less固态硬盘的写性能提升方法，其特征在于，在所述根据填入的CMD信息查看当前的4K数据是否在SRAM中的步骤之后还包括：
如果在SRAM中则从SRAM中搬出数据，如果不在SRAM中则从总线侧搬出数据。
4.根据权利要求1-3任一项所述的基于DRAM-less固态硬盘的写性能提升方法，其特征在于，在所述查看需要搬入SRAM的数据是否已经准备好的步骤之后还包括：
如果需要搬入SRAM的数据没有准备好则继续等待。
5.一种基于DRAM-less固态硬盘的写性能提升装置，其特征在于，所述装置包括：
第一判断模块，所述第一判断模块用于获取主机下发的非4K对齐命令，判断所述非4K对齐命令的数据大小是否已经超过预设的阈值；
数据搬运模块，所述数据搬运模块用于若超过预设的阈值则将非4K对齐的部分搬入SRAM中；
第二判断模块，所述第二判断模块用于前端根据命令信息判断当前的命令是否有需要搬入SRAM中的数据；
第一查看模块，所述第一查看模块用于如果有则查看需要搬入SRAM的数据是否已经准备好；
信息分解模块，所述信息分解模块用于如果已经准备好则FTL模块将CMD信息分解为NFI和BM模块可以识别的信息。
6.根据权利要求5所述的基于DRAM-less固态硬盘的写性能提升装置，其特征在于，所述装置还包括第二查看模块，所述第二查看模块用于：
根据填入的CMD信息查看当前的4K数据是否在SRAM中。
7.根据权利要求6所述的基于DRAM-less固态硬盘的写性能提升装置，其特征在于，所述第二查看模块还用于：
如果在SRAM中则从SRAM中搬出数据，如果不在SRAM中则从总线侧搬出数据。
8.根据权利要求5-7任一项所述的基于DRAM-less固态硬盘的写性能提升装置，其特征在于，所述装置还包括等待模块，所述等待模块用于：
如果需要搬入SRAM的数据没有准备好则继续等待。
9.一种计算机设备，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，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至4中任一项所述方法的步骤。
10.一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，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至4中任一项所述的方法的步骤。
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