CN118051368A - 基于PCIe接口的固态硬盘失效分析方法 - Google Patents

基于PCIe接口的固态硬盘失效分析方法 Download PDF

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Abstract

本申请涉及固态硬盘技术领域，公开一种基于PCIe接口的固态硬盘失效分析方法以及固态硬盘，该方法包括：主机向固态硬盘中的第一指定地址写入包含预定标志的命令；固态硬盘的控制器监控第一指定地址中是否具有预定标志；如果具有，控制器分多次地将故障信息写入第二指定地址并在每次写入时更新第三指定地址中的相应内容在故障信息中的偏移地址，清除第一指定地址中的内容；主机读取第二指定地址和第三指定地址并根据第三指定地址中的偏移地址将第二指定地址中的故障信息写入指定位置；控制器向第三指定地址写入结束标志。本申请在主机端找不到固态硬盘设备的情况下，可以获取客户遇到的故障信息，帮助分析、定位并解决问题。

Description

基于PCIe接口的固态硬盘失效分析方法
技术领域
本申请涉及固态硬盘技术领域，特别涉及一种基于PCIe接口的固态硬盘失效分析方法，以及一种固态硬盘。
背景技术
作为固态硬盘的软件开发者，目前定位问题的主要手段是通过串口或者JLINK调试工具，这种方法对于开发者内部测试问题而言简单、高效、可靠。但是在客户实际的使用场景中，是不会外接串口和调试工具的，因此客户侧在出现问题之后，分析问题是一个极大的挑战。
通常情况下，在设计电路板时候会外接串口和JLINK调试接口获取信息。如果主机能够通过串口或者是JLINK调试工具正常检测到NVMe设备，主机可以通过用户自定义或者NVMe协议指定命令从设备来获取一些信息用于故障分析。但对于大部分会掉盘的情况下，在主机找不到硬盘设备时候，目前无法获取额外有用的信息。
外接串口和JLINK调试工具一般用于开发阶段，在量产产品中出于安全和成本考虑不会外接。厂家可以通过自定义的VSC获取日志等调试信息。对于VSC定位问题的方法，如果设备丢失，主机很难通过发送NVMe命令获取有用的日志信息。
本部分旨在为权利要求书中陈述的本申请的实施方式提供背景或上下文。此处的描述不因为包括在本部分中就承认是已被公开的现有技术。
发明内容
本申请的目的在于提供一种基于PCIe接口的固态硬盘失效分析方法，在主机端即使找不到NVMe设备的情况下，可以通过远程获取客户遇到的故障信息，帮助分析、定位并解决问题。
本申请公开了一种基于PCIe接口的固态硬盘失效分析方法，包括：
主机向固态硬盘中的第一指定地址写入包含预定标志的命令；
所述固态硬盘的控制器监控所述第一指定地址中是否具有预定标志；
如果具有，所述控制器分多次地将故障信息写入第二指定地址并在每次写入时更新第三指定地址中的相应内容在所述故障信息中的偏移地址，清除所述第一指定地址中的内容；
所述主机读取所述第二指定地址和第三指定地址并根据所述第三指定地址中的偏移地址将所述第二指定地址中的故障信息写入指定位置；以及
所述控制器向所述第三指定地址写入结束标志。
在一个优选例中，所述主机向固态硬盘中的第一指定地址写入包含预定标志的命令之前，还包括：所述主机读取设备分类标识符，以识别所述固态硬盘。
在一个优选例中，所述主机向固态硬盘中的第一指定地址写入包含预定标志的命令之前，还包括：所述主机读取所述固态硬盘的状态寄存器，并根据所述状态寄存器中的内容确定所述固态硬盘是否准备就绪。
在一个优选例中，还包括：用户从所述指定位置获取所述故障信息并根据所述故障信息分析和定位故障问题。
在一个优选例中，所述第一指定地址为0xC。
在一个优选例中，所述第二指定地址为0x8，所述第三指定地址为0x4。
在一个优选例中，所述控制器每次写入32比特到所述第二指定地址。
本申请还公开了一种固态硬盘，包括控制器，所述控制器被配置为：
从主机接收向第一指定地址写入的包含预定标志的命令；
监控所述第一指定地址是否具有预定标志；
如果具有，分多次地将故障信息写入第二指定地址并在每次写入时更新第三指定地址中的相应内容在所述故障信息中的偏移地址，清除所述第一指定地址中的内容；
从所述主机接收读取所述第二指定地址和第三指定地址的命令并返回所述第二指定地址和第三指定地址的内容到所述主机；以及
在所述主机根据所述第三指定地址中的偏移地址将所述第二指定地址中的故障信息写入指定位置后，向所述第三指定地址写入结束标志。
本申请实施方式中，利用PCIe配置空间相关寄存器，在主机端即使找不到NVMe设备的情况下，可以通过远程获取客户遇到的故障信息，帮助分析、定位并解决问题。
本申请的说明书中记载了大量的技术特征，分布在各个技术方案中，如果要罗列出本申请所有可能的技术特征的组合(即技术方案)的话，会使得说明书过于冗长。为了避免这个问题，本申请上述发明内容中公开的各个技术特征、在下文各个实施方式和例子中公开的各技术特征、以及附图中公开的各个技术特征，都可以自由地互相组合，从而构成各种新的技术方案(这些技术方案均应该视为在本说明书中已经记载)，除非这种技术特征的组合在技术上是不可行的。例如，在一个例子中公开了特征A+B+C，在另一个例子中公开了特征A+B+D+E，而特征C和D是起到相同作用的等同技术手段，技术上只要择一使用即可，不可能同时采用，特征E技术上可以与特征C相组合，则，A+B+C+D的方案因技术不可行而应当不被视为已经记载，而A+B+C+E的方案应当视为已经被记载。
附图说明
图1是根据本申请一个实施例中的基于PCIe接口的固态硬盘失效分析方法的流程示意图。
具体实施方式
在以下的叙述中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，本领域的普通技术人员可以理解，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请所要求保护的技术方案。
部分概念的说明：
PCIe(PCI-Express，peripheral component interconnect express)是一种高速串行计算机扩展总线标准。
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请的实施方式作进一步地详细描述。
本申请的第一实施方式涉及一种基于PCIe接口的固态硬盘失效分析方法，其流程如图1所示，该方法包括以下步骤：
步骤101，主机读取设备分类标识符，以识别固态硬盘。
步骤102，主机读取固态硬盘的状态寄存器，并根据状态寄存器中的内容确定固态硬盘是否准备就绪。
步骤103，主机向固态硬盘中的第一指定地址写入包含预定标志的命令。
步骤104，固态硬盘的控制器监控第一指定地址中是否具有预定标志。
步骤105，如果第一指定地址中具有预定标志，控制器分多次地将故障信息写入第二指定地址并在每次写入时更新第三指定地址中的相应内容在故障信息中的偏移地址，清除第一指定地址中的内容。
步骤106，主机读取第二指定地址和第三指定地址并根据第三指定地址中的偏移地址将第二指定地址中的故障信息写入指定位置。
步骤107，控制器向第三指定地址写入结束标志。
接着，用户从指定位置获取故障信息，并且根据故障信息帮助分析、定位并解决问题。
本申请利用PCIe配置空间相关寄存器，通过设计协议来获取日志信息，采用MSI描述符内寄存器，该方法依赖主机工具和固件的相互配合。具体的，本申请的基于PCIe接口的固态硬盘失效分析方法采用如下方式实现：
(1)主机工具读取设备分类标识符，识别NVMe固态硬盘设备。
(2)主机工具读取NVMe设备控制器状态的状态寄存器，确定设备是否就绪。
(3)主机工具写一个16比特的命令(含固定标志位)到CAP_MSI+0xC的地址。
(4)硬盘固件监控该0xC地址，一旦检查的标志位更新，即开始解析命令并提供故障信息(包括日志、预设的寄存器等)，并写入CAP_MSI+0x8地址，并更新偏移地址到CAP_MSI+0x4，然后清除CAP_MSI+0xC地址。故障信息分为多次传输，每次传32bit，写入0x8，然后将这次传输内容在整个故障信息中的偏移地址写入0x4，并清除0xC中的内容。
(5)主机工具看到CAP_MSI+0xC的数据被清掉，读取CAP_MSI+0x4和CAP_MSI+0x8，把读到的信息根据偏移地址写到一个文件里面。
(6)不停的重复步骤(3)-(5)；
(7)等待调试信息传输结束之后，固件更新结束标志位到CAP_MSI+0x4通知主机，主机在收到信息后，检测到信息已经传输完整，立即保存文件。
(8)固件开发者可以根据上述步骤中拿到的文件来做进一步分析和定位问题。
通过此办法，可以在主机端即使找不到NVMe设备的情况下，通过远程获取客户遇到的故障信息，由于SSD在服务器中，主机远程登陆到服务器获取故障SSD的故障信息，并帮助分析、定位并解决问题。
本申请的第二实施方式涉及一种固态硬盘，该固态硬盘包括控制器，所述控制器被配置为：
从主机接收向第一指定地址写入的包含预定标志的命令；
监控所述第一指定地址中是否具有预定标志；
如果第一指定地址中具有预定标志，分多次地将故障信息写入第二指定地址并在每次写入时更新第三指定地址中的相应内容在所述故障信息中的偏移地址，清除所述第一指定地址中的内容；
从所述主机接收读取所述第二指定地址和第三指定地址的命令并返回所述第二指定地址和第三指定地址的内容到所述主机；
在所述主机根据所述第三指定地址中的偏移地址将所述第二指定地址中的故障信息写入指定位置后，向所述第三指定地址写入结束标志。
第一实施方式是与本实施方式相对应的方法实施方式，第一实施方式中的技术细节可以应用于本实施方式，本实施方式中的技术细节也可以应用于第一实施方式。
相应地，本申请实施方式还提供一种计算机可读存储介质，其中存储有计算机可执行指令，该计算机可执行指令被处理器执行时实现本申请的各方法实施方式。计算机可读存储介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括但不限于，相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘(DVD)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读存储介质不包括暂存电脑可读媒体(transitory media)，如调制的数据信号和载波。
此外，本申请实施方式还提供一种固态硬盘，其中包括用于存储计算机可执行指令的存储器，以及，处理器；该处理器用于在执行该存储器中的计算机可执行指令时实现上述各方法实施方式中的步骤。其中，该处理器可以是中央处理单元(Central ProcessingUnit，简称“CPU”)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital SignalProcessor，简称“DSP”)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，简称“ASIC”)等。前述的存储器可以是只读存储器(read-only memory，简称“ROM”)、随机存取存储器(random access memory，简称“RAM”)、快闪存储器(Flash)、硬盘或者固态硬盘等。本发明各实施方式所公开的方法的步骤可以直接体现为硬件处理器执行完成，或者用处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。
需要说明的是，在本专利的申请文件中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。本专利的申请文件中，如果提到根据某要素执行某行为，则是指至少根据该要素执行该行为的意思，其中包括了两种情况：仅根据该要素执行该行为、和根据该要素和其它要素执行该行为。多个、多次、多种等表达包括2个、2次、2种以及2个以上、2次以上、2种以上。
在本说明书提及的所有文献都被认为是整体性地包括在本申请的公开内容中，以便在必要时可以作为修改的依据。此外应理解，以上所述仅为本说明书的较佳实施例而已，并非用于限定本说明书的保护范围。凡在本说明书一个或多个实施例的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本说明书一个或多个实施例的保护范围之内。
在一些情况下，在权利要求书中记载的动作或步骤可以按照不同于实施例中的顺序来执行并且仍然可以实现期望的结果。另外，在附图中描绘的过程不一定要求示出的特定顺序或者连续顺序才能实现期望的结果。在某些实施方式中，多任务处理和并行处理也是可以的或者可能是有利的。

Claims (8)

1.一种基于PCIe接口的固态硬盘失效分析方法，其特征在于，包括：
主机向固态硬盘中的第一指定地址写入包含预定标志的命令；
所述固态硬盘的控制器监控所述第一指定地址中是否具有预定标志；
如果具有，所述控制器分多次地将故障信息写入第二指定地址并在每次写入时更新第三指定地址中的相应内容在所述故障信息中的偏移地址，清除所述第一指定地址中的内容；
所述主机读取所述第二指定地址和第三指定地址并根据所述第三指定地址中的偏移地址将所述第二指定地址中的故障信息写入指定位置；以及
所述控制器向所述第三指定地址写入结束标志。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述主机向固态硬盘中的第一指定地址写入包含预定标志的命令之前，还包括：所述主机读取设备分类标识符，以识别所述固态硬盘。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述主机向固态硬盘中的第一指定地址写入包含预定标志的命令之前，还包括：所述主机读取所述固态硬盘的状态寄存器，并根据所述状态寄存器中的内容确定所述固态硬盘是否准备就绪。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：用户从所述指定位置获取所述故障信息并根据所述故障信息分析和定位故障问题。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一指定地址为0xC。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二指定地址为0x8，所述第三指定地址为0x4。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述控制器每次写入32比特到所述第二指定地址。
8.一种固态硬盘，其特征在于，包括控制器，所述控制器被配置为：
从主机接收向第一指定地址写入的包含预定标志的命令；
监控所述第一指定地址中是否具有预定标志；
如果具有，分多次地将故障信息写入第二指定地址并在每次写入时更新第三指定地址中的相应内容在所述故障信息中的偏移地址，清除所述第一指定地址中的内容；
从所述主机接收读取所述第二指定地址和第三指定地址的命令并返回所述第二指定地址和第三指定地址的内容到所述主机；以及
在所述主机根据所述第三指定地址中的偏移地址将所述第二指定地址中的故障信息写入指定位置后，向所述第三指定地址写入结束标志。
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