一种单通道多逻辑单元号交叉传输的方法和装置与流程

1.本发明涉及数据传输领域，更具体地，特别是指一种单通道多逻辑单元号交叉传输的方法、系统、设备和存储介质。


背景技术：

2.ssd(solid state disk，固态硬盘)系统中主要包括主控芯片、闪存颗粒和缓存单元三大组件，其中主控芯片承接了整个数据中转，连接闪存芯片和外部接口。主控芯片一般包含多个数据通道，每个数据通道连接着多个闪存颗粒，同一通道的多个闪存颗粒共用一组数据接口(nand io)。
3.在nand flash(闪存)中lun(logic unit number，逻辑单元号)是可独立执行命令并报告状态的最小单元，在同一个lun当中，一次只能执行一个命令。访问闪存颗粒，主控为了获得更好性能，让一个通道的数据接口一直有数据在传输，一般采用流水线方式去访问该通道的多个lun。例如，lun0上一个的写操作，在主控将数据传送到nand后，lun0进入写忙碌状态，主控不可再对lun0进行读写擦操作。此忙碌时间根据闪存颗粒不同大概会有1.8ms左右，在此期间主控会将数据总线分配给其他lun。基于这个特点，寻找合适的命令插入位置对提高ssd的整体性能至关重要。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明实施例的目的在于提出一种单通道多逻辑单元号交叉传输的方法、系统、计算机设备及计算机可读存储介质，本发明将软件下发的读、写和擦命令拆分为了不同的硬件命令序列，根据序列的内容分配到高/低不同的优先级队列中，高优先级队列中的命令序列先发送到nand，低优先级队列的后发，实现在读/写/擦的忙碌位置处插入其他lun命令的方法，充分利用了时间，提高闪存输入输出的利用率。
5.基于上述目的，本发明实施例的一方面提供了一种单通道多逻辑单元号交叉传输的方法，包括如下步骤：根据序列的内容将每个逻辑单元号中的序列分别分配到高优先级队列和低优先级队列中，按照时间顺序将所述高优先级队列和低优先级队列中的序列进行排序；判断当前时刻所述高优先级队列中是否存在序列；响应于当前时刻所述高优先级队列中存在序列，处理当前处于所述高优先级队列首位的第一序列；以及响应于所述第一序列对应的逻辑单元号处于忙碌状态，继续依次处理排在所述第一序列后的其他序列。
6.在一些实施方式中，方法还包括：响应于当前时刻所述高优先级队列中不存在序列，处理当前处于所述低优先级队列首位的第二序列；以及响应于所述第二序列对应的逻辑单元号处于忙碌状态，再次判断当前时刻所述高优先级队列中是否存在序列。
7.在一些实施方式中，方法还包括：响应于当前处理的序列对应的逻辑单元号处于忙碌状态，判断所述当前处理的序列之前的序列对应的逻辑单元号中是否存在解除忙碌状态的逻辑单元号；以及响应于存在解除忙碌状态的逻辑单元号，继续处理所述解除忙碌状态的逻辑单元号的其他序列。
8.在一些实施方式中，所述根据序列的内容将每个逻辑单元号中的序列分别分配到高优先级队列和低优先级队列中包括：将读/擦命令序列和读/写/擦状态检查序列分配到高优先级队列，将读/写数据序列分配到低优先级队列。
9.本发明实施例的另一方面，提供了一种单通道多逻辑单元号交叉传输的系统，包括：分配模块，配置用于根据序列的内容将每个逻辑单元号中的序列分别分配到高优先级队列和低优先级队列中，按照时间顺序将所述高优先级队列和低优先级队列中的序列进行排序；判断模块，配置用于判断当前时刻所述高优先级队列中是否存在序列；第一处理模块，配置用于响应于当前时刻所述高优先级队列中存在序列，处理当前处于所述高优先级队列首位的第一序列；以及第二处理模块，配置用于响应于所述第一序列对应的逻辑单元号处于忙碌状态，继续依次处理排在所述第一序列后的其他序列。
10.在一些实施方式中，系统还包括第三处理模块，配置用于：响应于当前时刻所述高优先级队列中不存在序列，处理当前处于所述低优先级队列首位的第二序列；以及响应于所述第二序列对应的逻辑单元号处于忙碌状态，再次判断当前时刻所述高优先级队列中是否存在序列。
11.在一些实施方式中，系统还包括第四处理模块，配置用于：响应于当前处理的序列对应的逻辑单元号处于忙碌状态，判断所述当前处理的序列之前的序列对应的逻辑单元号中是否存在解除忙碌状态的逻辑单元号；以及响应于存在解除忙碌状态的逻辑单元号，继续处理所述解除忙碌状态的逻辑单元号的其他序列。
12.在一些实施方式中，所述分配模块配置用于：将读/擦命令序列和读/写/擦状态检查序列分配到高优先级队列，将读/写数据序列分配到低优先级队列。
13.本发明实施例的又一方面，还提供了一种计算机设备，包括：至少一个处理器；以及存储器，所述存储器存储有可在所述处理器上运行的计算机指令，所述指令由所述处理器执行时实现如上方法的步骤。
14.本发明实施例的再一方面，还提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有被处理器执行时实现如上方法步骤的计算机程序。
15.本发明具有以下有益技术效果：将软件下发的读、写和擦命令拆分为了不同的硬件命令序列，根据序列的内容分配到高/低不同的优先级队列中，高优先级队列中的命令序列先发送到nand，低优先级队列的后发，实现在读/写/擦的忙碌位置处插入其他lun命令的方法，充分利用了时间，提高闪存输入输出的利用率。
附图说明
16.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的实施例。
17.图1为本发明提供的单通道多逻辑单元号交叉传输的方法的实施例的示意图；
18.图2为本发明提供的单通道多逻辑单元号交叉传输的方法的实施例的架构图；
19.图3为本发明提供的单通道各个时段运行序列示意图；
20.图4为本发明提供的单通道多逻辑单元号交叉传输的系统的实施例的示意图；
21.图5为本发明提供的单通道多逻辑单元号交叉传输的计算机设备的实施例的硬件结构示意图；
22.图6为本发明提供的单通道多逻辑单元号交叉传输的计算机存储介质的实施例的示意图。
具体实施方式
23.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明实施例进一步详细说明。
24.需要说明的是，本发明实施例中所有使用“第一”和“第二”的表述均是为了区分两个相同名称非相同的实体或者非相同的参量，可见“第一”“第二”仅为了表述的方便，不应理解为对本发明实施例的限定，后续实施例对此不再一一说明。
25.本发明实施例的第一个方面，提出了一种单通道多逻辑单元号交叉传输的方法的实施例。图1示出的是本发明提供的单通道多逻辑单元号交叉传输的方法的实施例的示意图。如图1所示，本发明实施例包括如下步骤：
26.s1、根据序列的内容将每个逻辑单元号中的序列分别分配到高优先级队列和低优先级队列中，按照时间顺序将所述高优先级队列和低优先级队列中的序列进行排序；
27.s2、判断当前时刻所述高优先级队列中是否存在序列；
28.s3、响应于当前时刻所述高优先级队列中存在序列，处理当前处于所述高优先级队列首位的第一序列；以及
29.s4、响应于所述第一序列对应的逻辑单元号处于忙碌状态，继续依次处理排在所述第一序列后的其他序列。
30.一个lun读操作时，有三个阶段，第一个阶段接收读命令，然后反馈此lun进入忙碌状态；第二个阶段nand将存储颗粒的数据读出到nand内部的缓存，此时间根据闪存颗粒不同大概会有60us左右；第三个阶段等待主控将nand内部缓存的数据通过数据接口取走。本发明实施例中主控会将读操作命令划分成三种序列，分别为：读命令序列、读状态检查序列(检测nand存储颗粒的数据是否读出到nand内部的缓存)和读数据序列。序列是指一个读、写或擦操作的步骤。
31.一个lun写操作时，有两个阶段，第一个阶段接收主控发送的写命令和数据，将主控发送的数据放入nand内部的缓存，然后反馈此lun进入忙碌状态；第二个阶段，nand将内部的缓存的数据编程到存储颗粒，根据闪存颗粒不同大概会有1.8ms左右。本发明实施例中主控会将写操作命令划分成两种序列，分别为：写数据序列和写状态检查序列(写到nand内部缓存的数据是否被编程到nand颗粒)。
32.一个lun擦操作时，有两个阶段，第一个阶段接收擦命令，然后反馈此lun进入忙碌状态；第二个阶段，将擦除地址的nand颗粒恢复到可编程状态，根据闪存颗粒不同大概会有4ms左右。本发明实施例中主控会将擦操作命令划分成两种序列，分别为：擦命令序列和擦状态检查序列(nand颗粒是否恢复到可编程状态)。
33.根据序列的内容将每个逻辑单元号中的序列分别分配到高优先级队列和低优先级队列中，按照时间顺序将所述高优先级队列和低优先级队列中的序列进行排序。也即是，针对每一个逻辑单元号，将该逻辑单元号中的读/擦命令序列和读/写/擦状态检查序列分
配到高优先级队列，将该逻辑单元号中的读/写数据序列分配到低优先级队列。在高优先级队列中按照写入队列的时间顺序对队列中的序列进行排序，同样的，在低优先级队列中也按照写入队列的时间顺序对队列中的序列进行排序。
34.在一些实施方式中，所述根据序列的内容将每个逻辑单元号中的序列分别分配到高优先级队列和低优先级队列中包括：将读/擦命令序列和读/写/擦状态检查序列分配到高优先级队列，将读/写数据序列分配到低优先级队列。本实施例中将发送到nand的数据分配到两个队列中，其中将读命令序列、擦命令序列、读状态检查序列、写状态检查序列和擦状态检查序列放在高优先级队列，将读数据序列和写数据序列放在低优先级队列。
35.判断当前时刻所述高优先级队列中是否存在序列；响应于当前时刻所述高优先级队列中存在序列，处理当前处于所述高优先级队列首位的第一序列。例如，高优先级队列中按照时间顺序依次包括：读命令序列1、擦命令序列2、擦状态检查序列3和读状态检查序列4，即处理高优先级队列首位的读命令序列1。
36.在一些实施方式中，方法还包括：响应于当前时刻所述高优先级队列中不存在序列，处理当前处于所述低优先级队列首位的第二序列；以及响应于所述第二序列对应的逻辑单元号处于忙碌状态，再次判断当前时刻所述高优先级队列中是否存在序列。例如，低优先级队列中按照时间顺序依次包括：读数据序列5和写数据序列6，即处理低优先级队列首位的读数据序列5。
37.响应于所述第一序列对应的逻辑单元号处于忙碌状态，继续依次处理排在所述第一序列后的其他序列。例如，当读命令序列1处理完成，读命令序列1对应的逻辑单元号处于忙碌状态，继续处理擦命令序列2。
38.在一些实施方式中，方法还包括：响应于当前处理的序列对应的逻辑单元号处于忙碌状态，判断所述当前处理的序列之前的序列对应的逻辑单元号中是否存在解除忙碌状态的逻辑单元号；以及响应于存在解除忙碌状态的逻辑单元号，继续处理所述解除忙碌状态的逻辑单元号的其他序列。例如，读命令序列1和读状态检查序列4属于同一个逻辑单元号，当前处理的序列为擦命令序列2，如果擦命令序列2对应的逻辑单元号处于忙碌状态，且此时读命令序列1对应的逻辑单元号解除忙碌状态，即可处理读状态检查序列4。
39.图2示出的是本发明提供的单通道多逻辑单元号交叉传输的方法的实施例的架构图。图2中一个通道连接8个nand颗粒，1个nand颗粒包括一个lun。
40.主控一开始会根据系统需求设定单通道最多可并发执行的lun个数，每个lun都有一个独立的控制模块，控制模块主要包括对应lun的命令划分，状态序列转移，计数器控制等。
41.本实施例中一开始高优先级队列中不存在序列，因此，最开始处理的是写数据序列。主控下发lun0写命令及数据的命令序列后，释放lun0对数据接口的控制，主控中lun0的控制状态进入到等待发送写状态检查序列，等待的时间是写忙碌时间，通过主控内部lun0计数器控制，根据nand颗粒不同，该计数器是可软件配置的。
42.主控下发lun1读命令序列后，释放lun1对数据接口的控制，进入到等待发送读状态检查序列，等待的时间是读忙碌时间，通过主控内部计数器控制，根据nand颗粒不同，该计数器是可配的。等到lun1控制检测到有效的读状态(nand回复e0)，lun1控制下发读数据序列。
43.主控下发lun2擦命令序列后，释放lun2对数据接口的控制，主控中lun2的控制状态进入到等待发送擦状态检查序列，等待的时间是擦忙碌时间，通过主控内部lun2计数器控制，根据nand颗粒不同，该计数器是可软件配置的。
44.在某lun传输数据序列前，插入其他lun的读/擦命令，这样其他lun读/擦忙碌的时间，数据接口可以传输该lun的数据。在某lun传输数据序列前，插入其他lun的写/擦状态检查序列，这样可以将其他lun命令提前标记完成，使数据接口可以传输该lun的数据时，主控可以接收解析软件配置其他lun的读/写/擦操作，对操作进行划分处理。在某lun传输数据序列前，插入其他lun的读状态检查序列，使数据接口可以传输该lun的数据时，主控可以为其他lun的读数据计算分配分配空间。
45.图3为本发明提供的单通道各个时段运行序列示意图。如图3所示，更加直观地显示了本发明实施例能够有效利用时间。在lun0执行写操作的“busy”时间内，插入了其他lun的读、写和擦命令；在lun1执行读操作的“busy”时间内，插入了其他lun的写命令；在lun2执行擦操作时，也插入了其他lun的读、写和擦命令。这种插入方式增加了nand flash编程/读/擦的速度，提高了ssd的整体性能。
46.现有技术中只能依次执行读命令、写命令或擦命令，而在执行每个读命令、写命令或擦命令时总会有一个等待的过程，这样就大大增加了执行整个命令的时间，从而降低了系统的性能。本发明实施例中将软件下发的读、写和擦命令分别拆分为了不同的硬件命令序列，并根据序列的内容将序列分配到高优先级和低优先级两个队列中，在一个序列处于忙碌的状态时可以执行另一个序列，从而大大降低了等待的时间，提高了闪存输入输出的利用率，从而提高了系统的性能。需要特别指出的是，上述单通道多逻辑单元号交叉传输的方法的各个实施例中的各个步骤均可以相互交叉、替换、增加、删减，因此，这些合理的排列组合变换之于单通道多逻辑单元号交叉传输的方法也应当属于本发明的保护范围，并且不应将本发明的保护范围局限在实施例之上。
47.基于上述目的，本发明实施例的第二个方面，提出了一种单通道多逻辑单元号交叉传输的系统。如图4所示，系统200包括如下模块：分配模块，配置用于根据序列的内容将每个逻辑单元号中的序列分别分配到高优先级队列和低优先级队列中，按照时间顺序将所述高优先级队列和低优先级队列中的序列进行排序；判断模块，配置用于判断当前时刻所述高优先级队列中是否存在序列；第一处理模块，配置用于响应于当前时刻所述高优先级队列中存在序列，处理当前处于所述高优先级队列首位的第一序列；以及第二处理模块，配置用于响应于所述第一序列对应的逻辑单元号处于忙碌状态，继续依次处理排在所述第一序列后的其他序列。
48.在一些实施方式中，系统还包括第三处理模块，配置用于：响应于当前时刻所述高优先级队列中不存在序列，处理当前处于所述低优先级队列首位的第二序列；以及响应于所述第二序列对应的逻辑单元号处于忙碌状态，再次判断当前时刻所述高优先级队列中是否存在序列。
49.在一些实施方式中，系统还包括第四处理模块，配置用于：响应于当前处理的序列对应的逻辑单元号处于忙碌状态，判断所述当前处理的序列之前的序列对应的逻辑单元号中是否存在解除忙碌状态的逻辑单元号；以及响应于存在解除忙碌状态的逻辑单元号，继续处理所述解除忙碌状态的逻辑单元号的其他序列。
50.在一些实施方式中，所述分配模块配置用于：将读/擦命令序列和读/写/擦状态检查序列分配到高优先级队列，将读/写数据序列分配到低优先级队列。
51.基于上述目的，本发明实施例的第三个方面，提出了一种计算机设备，包括：至少一个处理器；以及存储器，存储器存储有可在处理器上运行的计算机指令，指令由处理器执行以实现如下步骤：s1、根据序列的内容将每个逻辑单元号中的序列分别分配到高优先级队列和低优先级队列中，按照时间顺序将所述高优先级队列和低优先级队列中的序列进行排序；s2、判断当前时刻所述高优先级队列中是否存在序列；s3、响应于当前时刻所述高优先级队列中存在序列，处理当前处于所述高优先级队列首位的第一序列；以及s4、响应于所述第一序列对应的逻辑单元号处于忙碌状态，继续依次处理排在所述第一序列后的其他序列。
52.在一些实施方式中，方法还包括：响应于当前时刻所述高优先级队列中不存在序列，处理当前处于所述低优先级队列首位的第二序列；以及响应于所述第二序列对应的逻辑单元号处于忙碌状态，再次判断当前时刻所述高优先级队列中是否存在序列。
53.在一些实施方式中，方法还包括：响应于当前处理的序列对应的逻辑单元号处于忙碌状态，判断所述当前处理的序列之前的序列对应的逻辑单元号中是否存在解除忙碌状态的逻辑单元号；以及响应于存在解除忙碌状态的逻辑单元号，继续处理所述解除忙碌状态的逻辑单元号的其他序列。
54.在一些实施方式中，所述根据序列的内容将每个逻辑单元号中的序列分别分配到高优先级队列和低优先级队列中包括：将读/擦命令序列和读/写/擦状态检查序列分配到高优先级队列，将读/写数据序列分配到低优先级队列。
55.如图5所示，为本发明提供的上述单通道多逻辑单元号交叉传输的计算机设备的一个实施例的硬件结构示意图。
56.以如图5所示的装置为例，在该装置中包括一个处理器301以及一个存储器302。
57.处理器301和存储器302可以通过总线或者其他方式连接，图5中以通过总线连接为例。
58.存储器302作为一种非易失性计算机可读存储介质，可用于存储非易失性软件程序、非易失性计算机可执行程序以及模块，如本技术实施例中的单通道多逻辑单元号交叉传输的方法对应的程序指令/模块。处理器301通过运行存储在存储器302中的非易失性软件程序、指令以及模块，从而执行服务器的各种功能应用以及数据处理，即实现单通道多逻辑单元号交叉传输的方法。
59.存储器302可以包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需要的应用程序；存储数据区可存储根据单通道多逻辑单元号交叉传输的方法的使用所创建的数据等。此外，存储器302可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非易失性固态存储器件。在一些实施例中，存储器302可选包括相对于处理器301远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至本地模块。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
60.一个或者多个单通道多逻辑单元号交叉传输的方法对应的计算机指令303存储在存储器302中，当被处理器301执行时，执行上述任意方法实施例中的单通道多逻辑单元号
交叉传输的方法。
61.执行上述单通道多逻辑单元号交叉传输的方法的计算机设备的任何一个实施例，可以达到与之对应的前述任意方法实施例相同或者相类似的效果。
62.本发明还提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有被处理器执行时执行单通道多逻辑单元号交叉传输的方法的计算机程序。
63.如图6所示，为本发明提供的上述单通道多逻辑单元号交叉传输的计算机存储介质的一个实施例的示意图。以如图6所示的计算机存储介质为例，计算机可读存储介质401存储有被处理器执行时执行如上方法的计算机程序402。
64.最后需要说明的是，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，可以通过计算机程序来指令相关硬件来完成，单通道多逻辑单元号交叉传输的方法的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，程序的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(rom)或随机存储记忆体(ram)等。上述计算机程序的实施例，可以达到与之对应的前述任意方法实施例相同或者相类似的效果。
65.以上是本发明公开的示例性实施例，但是应当注意，在不背离权利要求限定的本发明实施例公开的范围的前提下，可以进行多种改变和修改。根据这里描述的公开实施例的方法权利要求的功能、步骤和/或动作不需以任何特定顺序执行。此外，尽管本发明实施例公开的元素可以以个体形式描述或要求，但除非明确限制为单数，也可以理解为多个。
66.应当理解的是，在本文中使用的，除非上下文清楚地支持例外情况，单数形式“一个”旨在也包括复数形式。还应当理解的是，在本文中使用的“和/或”是指包括一个或者一个以上相关联地列出的项目的任意和所有可能组合。
67.上述本发明实施例公开实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
68.本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
69.所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本发明实施例公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本发明实施例的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，并存在如上的本发明实施例的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。因此，凡在本发明实施例的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明实施例的保护范围之内。