[發明專利]一種減小NVMe SSD響應延遲影響高速數據存儲設備寫入速度的方法

有效

• 申請號: 201910092433.7
• 申請日: 2019-01-30
• 公開（公告）號: CN109814811B
• 公開（公告）日: 2022-04-29
• 發明（設計）人: 張京超;劉旺;孟凡廓;朱凱暉;喬立巖
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: G06F3/06
• 分類號: G06F3/06
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 畢雅鳳

一種減小NVMe SSD響應延遲影響高速數據存儲設備寫入速度的方法，涉及存儲技術領域，為了解決NVMe SSD的響應延遲會極大地影響存儲設備的持續寫入速度，甚至導致數據丟失的問題。本發明通過主控FPGA模塊的Block RAM進行數據緩存，用來暫時儲存固有響應延遲以及其他小于1ms的響應延遲期間接收的數據；數據存儲模塊采用至少2個NVMe SSD實現，通過主控FPGA模塊的NVMe主機控制各個NVMe SSD輪流進行寫操作，且當前NVMe SSD寫入數據達到預設閾值后，向當前NVMe SSD發送關閉命令，觸發映射表刷新命令。本發明不僅保證了設備的數據持續寫入速度，還能防止數據丟失。

技術領域

本發明涉及存儲技術領域，具體涉及基于NVMe SSD的高速數據存儲設備的性能改進方法。

背景技術

作為高速數據采集系統中重要的一部分，高速數據存儲設備在雷達測試等領域應用廣泛。高速數據存儲設備通常由外部數據命令接口模塊、主控FPGA模塊以及數據存儲模塊等構成。為了保證存儲設備的存儲容量和持續寫入速率，現有的高速數據存儲設備以大量的Nand Flash構成的Flash陣列作為數據存儲模塊，通過流水線或者并行的操作方式來保證設備的數據寫入帶寬。這種設備采用VPX標準機箱結構，體積大、重量重且功耗較高。

NVMe SSD是近幾年來快速發展的新型存儲器，其連續寫入速度高達2GByte/s，且集成度高、功耗低，非常適合搭配FPGA等控制芯片組成便攜式高速數據存儲設備。但是這種便攜式存儲設備的速度持續寫入速度受NVMe SSD自身特性限制。從NVMe主機(NVMe Host)開始向NVMe SSD發送寫命令，到NVMe SSD開始與NVMe主機進行數據傳輸，這兩個先后發生的事件之間有一定的時間差，稱為NVMe SSD的響應延遲。這種響應延遲會極大地影響存儲設備的持續寫入速度，甚至導致數據丟失，造成無法挽回的損失。

發明內容

本發明的目的是為了解決NVMe SSD的響應延遲會極大地影響存儲設備的持續寫入速度，甚至導致數據丟失的問題，從而提供一種減小NVMe SSD響應延遲影響高速數據存儲設備寫入速度的方法。

本發明所述的一種減小NVMe SSD響應延遲影響高速數據存儲設備寫入速度的方法，包括：

通過主控FPGA模塊的Block RAM進行數據緩存，用來暫時儲存固有響應延遲以及其他小于1ms的響應延遲期間接收的數據；

數據存儲模塊采用至少2個NVMe SSD實現，通過主控FPGA模塊的NVMe主機控制各個NVMe SSD輪流進行寫操作，且當前NVMe SSD寫入數據量達到預設閾值后，向當前NVMeSSD發送關閉命令，觸發映射表刷新命令。

優選的是，NVMe SSD為2個。

優選的是，NVMe主機將寫命令拆分為多個寫入數據量為2GByte的子命令，并標記正在進行寫操作的NVMe SSD為忙，其它NVMe SSD為空閑，當忙NVMe SSD寫入數據量到達預設閾值時，切換到一個空閑NVMe SSD執行寫命令，NVMe SSD的寫入數據量閾值為256Gbyte。

優選的是，NVMe主機控制各個NVMe SSD輪流進行寫操作的方法包括以下步驟：

步驟一：打開第1個NVMe SSD，NVMe主機向第1個NVMe SSD發送初始化命令，獲取第1個NVMe SSD的狀態信息，NVMe主機標記第1個NVMe SSD為忙，第2個NVMe SSD為空閑，等待接收寫命令；

步驟二：接收到寫命令后，將總的寫命令拆分成多個寫入數據量為2GByte的子命令；

步驟三：判斷當前的忙NVMe SSD寫入數據總量是否等于254Gbyte，如果判斷結果為是，則打開空閑NVMe SSD并進行初始化，獲取該NVMe SSD的狀態信息，然后執行步驟四，否則直接執行步驟四；