[發(fā)明專利]SSD主控?cái)?shù)據(jù)傳輸管理裝置及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201611177768.1
• 申請日: 2016-12-19
• 公開（公告）號: CN106775477B
• 公開（公告）日: 2021-01-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李雷;陳旭光;楊萬云;周士兵;彭鵬;馬翼;田達(dá)海
• 申請（專利權(quán)）人: 湖南國科微電子股份有限公司
• 主分類號: G06F3/06
• 分類號: G06F3/06
• 代理公司: 長沙正奇專利事務(wù)所有限責(zé)任公司 43113
• 代理人: 盧宏;王娟

本發(fā)明公開了一種SSD主控BE Buffer、SSD主控、數(shù)據(jù)傳輸管理裝置及方法，將DMA間傳輸過程中的Buffer分配、數(shù)據(jù)同步、Buffer釋放都通過Data Flag結(jié)合硬件實(shí)現(xiàn)的DMA傳輸控制規(guī)則來自動完成，無需CPU大量干預(yù)整個傳輸過程，節(jié)省了大量的CPU時(shí)間資源；大量減少Flash DMA的等待時(shí)間，從而減少讀延遲。特別的，針對大IO的情況，在Data Flag結(jié)合硬件實(shí)現(xiàn)的DMA傳輸控制規(guī)則下，BE DMA/Flash DMA可根據(jù)Data Flag的置位情況自動通過掛起和喚醒的方式進(jìn)行多次傳輸，無需CPU介入，大IO場景下，傳輸效率不但不會惡化，反而會有提升。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明SSD主控?cái)?shù)據(jù)傳輸領(lǐng)域，特別是一種SSD主控BE Buffer、SSD主控、數(shù)據(jù)傳輸管理裝置及方法。

背景技術(shù)

在主流SSD主控中，常有Sata DMA、Flash DMA、BE DMA等DMA，如圖1所示，圖中實(shí)線箭頭表示寫操作下的數(shù)據(jù)流向，虛線箭頭表示讀操作下的數(shù)據(jù)流向。

在SSD寫流程中，Sata DMA負(fù)責(zé)將來自HOST的數(shù)據(jù)傳輸?shù)叫酒獾腄RAM中，CoreDMA負(fù)責(zé)將DRAM中的數(shù)據(jù)傳輸?shù)叫酒瑑?nèi)的BE Buffer，F(xiàn)lash DMA負(fù)責(zé)將BE Buffer中的數(shù)據(jù)傳輸?shù)紽lash中；在SSD讀流程中，F(xiàn)LASH DMA負(fù)責(zé)將FLASH的數(shù)據(jù)傳輸?shù)紹E Buffer，SATADMA負(fù)責(zé)將BE Buffer的數(shù)據(jù)傳輸?shù)紿OST。據(jù)圖1可知，若DMA間數(shù)據(jù)傳輸效率越高，管理DMA間數(shù)據(jù)緩存(DRAM/BE Buffer)消耗CPU時(shí)間資源越少，則HOST與FLASH間數(shù)據(jù)傳輸時(shí)延越短，即SSD數(shù)據(jù)讀寫帶寬更高。

現(xiàn)有SSD內(nèi)DMA間數(shù)據(jù)傳輸管理方式如圖2所示，圖中以SSD寫操作下BE DMA與FLASH間的一次數(shù)據(jù)傳輸過程描述現(xiàn)有技術(shù)中DMA間的數(shù)據(jù)傳輸管理方式，該方式也可被應(yīng)用到其他DMA間的數(shù)據(jù)傳輸管理中。

圖2中各步驟序號的操作含義如下：

結(jié)合圖2可知，在現(xiàn)有設(shè)計(jì)方案中每次BE DMA與FLASH DMA的數(shù)據(jù)傳輸請求由10個步驟完成，其中8個步驟需要cpu參與，消耗CPU時(shí)間資源明顯，必然會導(dǎo)致一次傳輸時(shí)延較長。

另外每次傳輸都需要將BE DMA該次請求傳輸?shù)臄?shù)據(jù)傳輸?shù)紹E Buffer后方啟動Flash DMA的傳輸，即Flash DMA和CPU有相當(dāng)長的一段時(shí)間在等待BE DMA傳輸數(shù)據(jù)完成，這些無效的等待意味著傳輸效率低下。

結(jié)合圖2，現(xiàn)有DMA間傳輸管理方法中存在以下缺點(diǎn)：

(1)占用CPU時(shí)間資源較多，圖2中一次BE DMA和Flash DMA間的數(shù)據(jù)傳輸需要分解為10個步驟完成，其中有8個步驟需要CPU參與，顯然CPU時(shí)間資源消耗嚴(yán)重，必然導(dǎo)致一次DMA間數(shù)據(jù)傳輸延遲的增加，同時(shí)導(dǎo)致CPU處理其他任務(wù)的能力變?nèi)?，拖累整個SSD系統(tǒng)的性能表現(xiàn)。

(2)DMA間無效等待時(shí)間過長，傳輸效率低下。由圖2可知，在一次傳輸請求中，只有在BE DMA完成數(shù)據(jù)傳輸后，才可啟動FLASH DMA的數(shù)據(jù)傳輸(在同一請求內(nèi)，步驟5和步驟8無法同時(shí)進(jìn)行)，即FLASH DMA有相當(dāng)長一段時(shí)間在等待BE DMA數(shù)據(jù)傳輸完成，這些無效的等待也是傳輸延遲較長的一個重要原因。

(3)大IO傳輸效率惡化，這里的大IO是指一次數(shù)據(jù)傳輸大小超過BE Buffer大小的情況，此時(shí)需要將大IO拆解成多個可緩存于BE Buffer中的小IO進(jìn)行傳輸，即對大IO而言，操作步驟數(shù)與拆解的小IO個數(shù)呈比例增加，進(jìn)一步惡化數(shù)據(jù)傳輸延遲。

本發(fā)明中用到的名詞解釋或縮寫解釋如下：

SSD：Solid State Drive，固態(tài)硬盤，一種利用Flash介質(zhì)存儲用戶數(shù)據(jù)的存

儲設(shè)備；