[發明專利]執行讀取/寫入操作的方法和托管客戶端裝置的計算系統

在審

• 申請號: 202110275193.1
• 申請日: 2021-03-15
• 公開（公告）號: CN114077557A
• 公開（公告）日: 2022-02-22
• 發明（設計）人: 蘇伽塔·達斯·普爾卡亞斯塔;蘇雷什·威士奴伊
• 申請（專利權）人: 三星電子株式會社
• 主分類號: G06F13/16
• 分類號: G06F13/16;G06F12/0877;G06F12/1027
• 代理公司: 北京銘碩知識產權代理有限公司 11286
• 代理人: 劉林果;張川緒

提供了執行讀取/寫入操作的方法和托管客戶端裝置的計算系統。所述執行寫入操作的方法包括：由主機通過訪問共享存儲器緩沖器(SMB)內的緩存結構以追蹤空閑的寫入緩沖器來從SMB的多個寫入緩沖器選擇至少一個空閑的寫入緩沖器；由主機發送針對被選寫入緩沖器的從緩存結構訪問的至少一個邏輯地址，以向非易失性存儲器發出寫入命令；從非易失性存儲器接收對被選寫入緩沖器的鎖定指令；基于接收的鎖定指令，在緩存結構內更新被選寫入緩沖器的狀態；以及允許非易失性存儲器提取包括被選寫入緩沖器的一個或多個鎖定的寫入緩沖器的內容。

技術領域

發明構思的至少一些示例實施例涉及一種存儲器裝置，更具體地，涉及一種固態存儲器裝置(SSD)。

背景技術

存儲模塊(諸如，固態驅動器(SSD))通常使用廣義模型來確定由主機計算系統優化的寫入模式和讀取模式。當主機行為匹配這樣的預期模式時，存儲模塊表現出最佳水平的性能、耐久性和功耗。如所期望的，可以使存儲模塊的存儲算法與真實而非預期的主機行為相適應的存儲模塊實現與主機的改善的協同效應，導致較好的性能、耐久性和/或功耗。

主機存儲器緩沖器(host memory buffer)或HMB是(例如，由NVMe 1.2及更高版本定義的)SSD所支持的特征，其中，主機計算系統的主機存儲器的一部分通過外圍接口連接器(例如，PCIe)被暴露于SSD?？蛻舳薙SD利用這種連接器特征來存儲L2P(邏輯到物理映射)表的一部分，并且將數據寫入HMB的緩沖器中，而不是將數據寫入SSD的內置DRAM中。利用這種HMB特征的SSD可以減小DRAM的數量，這可以幫助降低成本需求和功率需求兩者，并且適用于低功率、移動裝置(諸如，平板電腦和智能電話)。

使用基于HMB的客戶端SSD的主機系統在將數據從主機緩沖器寫入SSD或NAND存儲器(或簡稱為NAND)期間在PCIe上引發“兩次傳送”的開銷。圖1描繪了來自HMB 126的現有技術寫入傳送的狀態，并且如下示出了步驟101至步驟104的底層流程：

如圖1中所示，主機系統120包括處理器122(例如，中央處理器(CPU))和存儲器124(例如，雙倍數據速率(DDR)動態隨機存取存儲器(DRAM)(或簡稱為DDR存儲器或DDR))。此外，存儲器124包括HMB 126。主機系統120可以經由外圍組件互連高速(PCIe)總線130連接到固態驅動器(SSD)140。SSD 140可以包括主機接口邏輯(HIL)142和后端NAND管理器144。當主機系統120中的應用想要將數據寫入SSD 140時，應用首先經由步驟101在HMB 126中分配緩沖器，并且將數據寫入緩沖器中。HIL 142和后端NAND管理器144可以均由電路或電路系統來實現。

然后，應用經由步驟102a將緩沖器傳送到(由處理器執行的)底層文件系統或NVMe驅動器，以將數據傳送到SSD 140。在一個示例中，盡管主機系統120可能具有多層的緩沖器副本，但圖1的本示例假設了其中不存在從應用到驅動器的附加緩沖器副本的直寫或直接I/O類型的系統。

然后，主機的NVMe驅動器通過邏輯塊地址(LBA)和緩沖器指針向SSD發出寫入命令。SSD通常具有負責處理NVMe命令的被稱為主機接口邏輯(HIL)142的一個模塊以及用于后端NAND管理的另一層。HIL 142使傳入的寫入數據保持在寫入緩沖器的池(pool)中，直到傳入的寫入數據被寫入NAND或SSD為止。

當接收到寫入命令時，HIL 142經由步驟102b在HMB 126中分配寫入緩沖器，并且經由步驟103將數據從用戶緩沖器(或稱為用戶寫入/讀取緩沖器)傳送到HMB 126中的寫入緩沖器，從而完成寫入命令。

在以后的步驟104，當NAND可編程單位的數據(通常為48KB或96KB)已經被累積在寫入緩沖器中時，形成SSD 140的一部分的后端NAND管理器144從HMB 126提取寫入緩沖器中的數據，并且將寫入緩沖器中的數據編程到NAND。一旦編程被完成，寫入緩沖器就被釋放。