NAND Flash的高密度、大容量、非易失等特性,使其在存儲(chǔ)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。NVMe(Non-Volatile Memory express)接口具有帶寬高、讀寫速度快、支持多隊(duì)列等特點(diǎn),需要硬件、固件和軟件層相互協(xié)作配合,提升NAND Flash并行性及其性能。三維閃存堆疊技術(shù)的出現(xiàn),進(jìn)一步提升了NAND Flash的存儲(chǔ)密度與存儲(chǔ)容量,卻帶來(lái)更嚴(yán)重相鄰頁(yè)編程干擾問(wèn)題�，F(xiàn)有工作在MTD(Memory Technology Device)驅(qū)動(dòng)層提出交錯(cuò)編程算法,減少編程干擾對(duì)數(shù)據(jù)的影響,但空間利用率較低,且在空閑空間低時(shí),算法效果不佳。針對(duì)三維閃存相鄰頁(yè)編程干擾嚴(yán)重的問(wèn)題,在設(shè)備固件層設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了順序交錯(cuò)混合閃存轉(zhuǎn)換層算法(Sequence and Interlace Hybrid FTL,SIH-FTL)。提出細(xì)拆物理塊和干擾檢測(cè)策略,提高空間利用率并進(jìn)一步降低編程干擾;提出多級(jí)隊(duì)列冷熱數(shù)據(jù)處理策略,將不同熱度數(shù)據(jù)分配到合適的隊(duì)列編程,冷數(shù)據(jù)采用順序編程方式,進(jìn)一步提升塊利用率;提出高頁(yè)優(yōu)先遷移策略,降低高頁(yè)受到的編程干擾。設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了NVMe固件,使設(shè)備支持NVMe接口。在固態(tài)盤模擬器上對(duì)不同負(fù)載進(jìn)行測(cè)試,與現(xiàn)有的算法相比,SIH-FTL算法平均能夠減少10%的讀干擾錯(cuò)誤和25%的寫干擾錯(cuò)誤。測(cè)試結(jié)果表明多級(jí)隊(duì)列冷熱數(shù)據(jù)處理策略對(duì)降低寫干擾效果顯著,約減少30%的寫干擾錯(cuò)誤;高頁(yè)優(yōu)先遷移策略對(duì)降低讀干擾效果顯著,約減少17%的讀干擾錯(cuò)誤。通過(guò)在實(shí)驗(yàn)室自主開發(fā)的固態(tài)盤硬件平臺(tái)上實(shí)測(cè),NVMe固件程序能夠和通用NVMe驅(qū)動(dòng)通訊并使設(shè)備正常工作。
【學(xué)位單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TP333
【部分圖文】：

華 中 科 技 大 學(xué) 碩 士 學(xué) 位 論 文NVMe 固件實(shí)現(xiàn)4.3.1 硬件配置硬件配置主要是指在建硬件工程時(shí)配置 PCIe。主機(jī)和 NVMe 固件通過(guò)設(shè)備上的PCIe 進(jìn)行通訊。為了讓主機(jī)能夠識(shí)別 NVMe 設(shè)備，需要先和設(shè)備的 PCIe 對(duì)接。和NVMe 相關(guān)的 PCIe 配置信息如下：(1) PCIe BAR0。主機(jī)和 NVMe 控制器構(gòu)建初步通訊主要通過(guò) PCIe BAR0 實(shí)現(xiàn)，NVMe 協(xié)議定義了 NVMe 控制器寄存器結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)的起址是 PCIe BAR0 的起址PCIe BAR0 的存儲(chǔ)空間主要在設(shè)備上。在搭建硬件工程的時(shí)候，設(shè)備會(huì)分配一段地址給 PCIe BAR0。具體配置如圖 4-3 所示，PCIe BAR0 的起址位置設(shè)置為 0x2000000空間大小為 2 的 14 次方，共 16KB。

圖 4-5 設(shè)備信息配置圖(2) MSI 中斷。由于 DSAL SSD 2.0 硬件原型平臺(tái)采用的是 PCIe2.0 接口，還持 MSI-X，所以在配置的時(shí)候僅配置 MSI 中斷。如圖 4-4 所示。將 Number of M置為 5，意指有 2 的 5 次方共 32 個(gè)中斷。(3) 設(shè)備信息。設(shè)備信息設(shè)置如圖 4-5 所示。NVMe 協(xié)議定義了 NVMe 設(shè)備CIe Class Code 必須是 0x010802。在配置 PCIe 時(shí)，主要把 PCIe Class Code 設(shè)置x010802。其他設(shè)備信息如 PCIe Vendor ID(PCIe 廠商號(hào))可以自行定義。.3.2 固件實(shí)現(xiàn)NVMe 固件模塊具體實(shí)現(xiàn)如下：(1) 初始化模塊。初始化模塊包括 NVMe 控制器管理結(jié)構(gòu)和 NVMe 控制器寄存器結(jié)構(gòu)初始化。NVMe 控制器寄存器結(jié)構(gòu)用于管理一組用于主機(jī)與 NVMe 控制器交互的寄存

NVMe 固件的功能性測(cè)試將在 DSALSSD 2.0 硬件原型平臺(tái)上完成。該平lash 芯片，配備了基礎(chǔ)的 FTL 算法，主要查看 NVMe 固件下的平臺(tái)設(shè)備識(shí)別、進(jìn)行正常讀寫。由于 DSALSSD 3.0 硬件原型平臺(tái)還不夠完善，DSA件原型平臺(tái)僅支持 2D Flash；同時(shí)在硬件平臺(tái)下，無(wú)法測(cè)試真實(shí)負(fù)載環(huán)境性，SIH-FTL 算法將在模擬器上實(shí)現(xiàn)并驗(yàn)證。在固態(tài)盤模擬器中實(shí)現(xiàn)另外轉(zhuǎn)換層算法作為對(duì)照，并加入了一些對(duì)照實(shí)驗(yàn)，測(cè)試各個(gè)模塊的具體效果NVMe 固件功能性測(cè)試 測(cè)試平臺(tái)硬件平臺(tái)：實(shí)驗(yàn)室自主開發(fā)的 DSAL SSD 2.0 硬件原型平臺(tái)(如圖 5-1 所ung 的 K9WAG08U1A 閃存芯片。軟件平臺(tái)：CentOS6.7、Linux 4.4.0 內(nèi)核、Xilinx 開發(fā)套件 SDK14.4、XP
【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 胡洋;高性能固態(tài)盤的多級(jí)并行性及算法研究[D];華中科技大學(xué);2012年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前1條

1 余晨曄;基于重復(fù)寫入特性的大容量閃存頁(yè)讀寫優(yōu)化[D];華中科技大學(xué);2016年

本文編號(hào)：2836172