固態(tài)存儲(chǔ)系統(tǒng)PCIe接口的設(shè)計(jì)方法與實(shí)現(xiàn).pdf

1、隨著信息技術(shù)的快速發(fā)展,存儲(chǔ)器的性能逐漸成為了研究熱點(diǎn)。傳統(tǒng)磁盤由于其機(jī)械裝置的限制,在性能、能耗上越來(lái)越不能滿足一些高性能的應(yīng)用需求?；贜AND Flash(閃存)的固態(tài)盤具有低能耗、非易失、高隨機(jī)讀寫性能等很良好的特性,正逐步取代磁盤成為主流的存儲(chǔ)介質(zhì)。
　　常用的固態(tài)盤接口有USB、SATA等,這些接口由于其物理特性,在一定程度上限制了固態(tài)盤的讀寫速度,成為了固態(tài)盤的性能瓶頸。因此,目前高性能固態(tài)盤接口的研究轉(zhuǎn)向了PCIe

2、存儲(chǔ)接口,其全雙工、多請(qǐng)求處理能力以及無(wú)序處理能力給存儲(chǔ)性能帶來(lái)極大的提升,而且可擴(kuò)展的接口帶寬大大提升了鏈路速度。因此PCIe在很多有高性能存儲(chǔ)需求的場(chǎng)合已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。
　　NVMe(Non-Volatile Memory express)是PCIe固態(tài)存儲(chǔ)器的通用邏輯層協(xié)議,規(guī)定了主機(jī)和固態(tài)盤之間的通信方式。論文研究了如何通過(guò)NVMe協(xié)議構(gòu)造一個(gè)PCIe固態(tài)存儲(chǔ)系統(tǒng),使主機(jī)端軟件和設(shè)備端固態(tài)存儲(chǔ)子系統(tǒng)進(jìn)行通信。其中包括

3、在Linux系統(tǒng)中編寫驅(qū)動(dòng)程序使系統(tǒng)能夠識(shí)別出PCIe固態(tài)盤,并作為一個(gè)普通的磁盤使用。在實(shí)現(xiàn)方式上,主機(jī)端和固態(tài)盤控制器端通過(guò)信息隊(duì)列來(lái)傳遞讀寫命令,并采用DMA(Direct Memory Access)方式傳輸數(shù)據(jù)。除此之外,論文提出了一種固態(tài)盤性能優(yōu)化的算法,主要的功能是分析主機(jī)端上層軟件對(duì)固態(tài)盤的I/O請(qǐng)求,提取讀寫請(qǐng)求的讀寫頻率等特征,并利用NVMe協(xié)議中優(yōu)化的寄存器接口和指令集等高級(jí)特性,根據(jù)主機(jī)端統(tǒng)計(jì)的固態(tài)盤中邏輯塊的讀