CN111103960A

CN111103960A - 一种Nvme SSD及其复位方法和***

Info

Publication number: CN111103960A
Application number: CN201911332557.4A
Authority: CN
Inventors: 尹作刚
Original assignee: Beijing Inspur Data Technology Co Ltd
Current assignee: Beijing Inspur Data Technology Co Ltd
Priority date: 2019-12-22
Filing date: 2019-12-22
Publication date: 2020-05-05
Anticipated expiration: 2039-12-22
Also published as: CN111103960B

Abstract

本发明公开了一种Nvme SSD及其复位方法和***，将Nvme SSD中的CPU划分为设备管理CPU、***管理CPU及数据处理CPU。设备管理CPU在接收到复位请求后复位Nvme SSD中的协议层和状态层，并将复位请求发送至***管理CPU；***管理CPU在接收到复位请求后，控制数据处理CPU执行IO停止操作，并控制FTL层执行下电flush操作，且在完成此操作后利用设备管理CPU通知主机执行SSD上电加载驱动操作。可见，本申请对Nvme SSD中的CPU进行不同模块间的层次划分，使不同模块间有效协作完成复位过程，这种分体式复位操作的复位可靠性较高，从而有效防止复位故障导致的***丢盘问题。

Description

一种Nvme SSD及其复位方法和***

技术领域

本发明涉及存储***领域，特别是涉及一种Nvme SSD及其复位方法和***。

背景技术

随着存储***的发展，Nvme(NVM Express，非易失性高速)SSD(Solid StateDrives，固态硬盘)得到广泛应用。目前，越来越多的用户要求在不关闭***电源的前提下，将***内单个或多个Nvme SSD进行复位，从而提高***的健壮性及扩展灵活性。现有技术中，Nvme SSD的复位过程包括：由主机向Nvme SSD下发复位请求，以使Nvme SSD在接收到复位请求后同时进行整体结构的复位操作。但是，这种整体式复位操作容易出现复位故障，从而导致***丢盘问题。

因此，如何提供一种解决上述技术问题的方案是本领域的技术人员目前需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种Nvme SSD及其复位方法和***，对Nvme SSD中的CPU进行不同模块间的层次划分，使不同模块间有效协作完成复位过程，这种分体式复位操作的复位可靠性较高，从而有效防止复位故障导致的***丢盘问题。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种Nvme SSD的复位方法，包括：

预先将Nvme SSD中的CPU划分为设备管理CPU、***管理CPU及数据处理CPU；

在所述设备管理CPU接收到主机下发的复位请求后，利用所述设备管理CPU复位所述Nvme SSD中的协议层和状态层，并将所述复位请求发送至所述***管理CPU；

在所述***管理CPU接收到所述复位请求后，利用所述***管理CPU控制所述数据处理CPU执行IO停止操作，并控制所述Nvme SSD中的FTL层执行下电flush操作；

在所述FTL层完成下电flush操作后，利用所述设备管理CPU通知所述主机执行所述Nvme SSD的上电加载驱动操作。

优选地，利用所述设备管理CPU接收主机下发的复位请求的过程，包括：

利用所述设备管理CPU检测到所述Nvme SSD的控制寄存器被清零时，确定自身此时接收到的所述主机下发的TLP报文为复位请求；

其中，所述控制寄存器在所述Nvme SSD上电加载驱动操作时被置位。

优选地，所述利用所述设备管理CPU复位所述Nvme SSD中的协议层和状态层的过程，包括：

利用所述设备管理CPU复位Nvme协议层面的寄存器及所述Nvme SSD的内部状态机。

优选地，所述利用所述***管理CPU控制所述数据处理CPU执行IO停止操作的过程，包括：

利用所述***管理CPU通知所述数据处理CPU执行复位动作，以使所述数据处理CPU删除所述Nvme SSD中存储的IO队列映射和禁止所述NvmeSSD内的硬件单元进行IO操作。

优选地，利用所述***管理CPU控制所述Nvme SSD中的FTL层执行下电flush操作的过程，包括：

利用所述***管理CPU通知所述FTL层执行复位动作，以使所述FTL层将内部缓冲的有效数据刷写到所述Nvme SSD中的NAND中，并执行数据清除下电操作。

优选地，所述利用所述设备管理CPU通知所述主机执行所述Nvme SSD的上电加载驱动操作的过程，包括：

在所述设备管理CPU接收到所述***管理CPU发送的所述FTL层的下电完成信号后，利用所述设备管理CPU置位下电完成标志，以使所述主机在查询到所述下电完成标志被置位后执行所述Nvme SSD的上电加载驱动操作。

优选地，所述复位方法还包括：

从所述主机下发所述复位请求时开始计时，若计时时间到达预设时间时所述下电完成标志未被置位，则确定所述Nvme SSD复位失败。

优选地，所述复位方法还包括：

在确定所述Nvme SSD复位失败后，控制报警器发出复位失败警报。

为解决上述技术问题，本发明还提供了一种Nvme SSD的复位***，应用于NvmeSSD中的CPU，所述CPU包括：

数据处理CPU；

设备管理CPU，用于在接收到主机下发的复位请求后，复位所述NvmeSSD中的协议层和状态层，并将所述复位请求发送至***管理CPU；在FTL层完成下电flush操作后，通知所述主机执行所述Nvme SSD的上电加载驱动操作；

***管理CPU，用于在接收到所述复位请求后，控制所述数据处理CPU执行IO停止操作，并控制所述Nvme SSD中的FTL层执行下电flush操作。

为解决上述技术问题，本发明还提供了一种Nvme SSD，包括上述Nvme SSD的复位***。

本发明提供了一种Nvme SSD的复位方法，提前将Nvme SSD中的CPU划分为设备管理CPU、***管理CPU及数据处理CPU。设备管理CPU用于在接收到主机下发的复位请求后，复位Nvme SSD中的协议层和状态层，并将复位请求发送至***管理CPU；***管理CPU用于在接收到复位请求后，控制数据处理CPU执行IO停止操作，并控制Nvme SSD中的FTL层执行下电flush操作，且在FTL层完成下电flush操作后，利用设备管理CPU通知主机执行Nvme SSD的上电加载驱动操作。可见，本申请对Nvme SSD中的CPU进行不同模块间的层次划分，使不同模块间有效协作完成复位过程，这种分体式复位操作的复位可靠性较高，从而有效防止复位故障导致的***丢盘问题。

本发明还提供了一种Nvme SSD的复位***及Nvme SSD，与上述复位方法具有相同的有益效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对现有技术和实施例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附图。

图1为本发明实施例提供的一种Nvme SSD的复位方法的流程图；

图2为本发明实施例提供的一种Nvme SSD的复位***的结构示意图。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种Nvme SSD及其复位方法和***，对Nvme SSD中的CPU进行不同模块间的层次划分，使不同模块间有效协作完成复位过程，这种分体式复位操作的复位可靠性较高，从而有效防止复位故障导致的***丢盘问题。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参照图1，图1为本发明实施例提供的一种Nvme SSD的复位方法的流程图。

该Nvme SSD的复位方法包括：

步骤S1：预先将Nvme SSD中的CPU划分为设备管理CPU、***管理CPU及数据处理CPU。

具体地，本申请提前将Nvme SSD中的CPU(Central Processing Unit，中央处理器)划分为设备管理CPU、***管理CPU及数据处理CPU，目的是对Nvme SSD中的CPU进行不同模块间的层次划分，使不同模块间有效协作完成复位过程。

步骤S2：在设备管理CPU接收到主机下发的复位请求后，利用设备管理CPU复位Nvme SSD中的协议层和状态层，并将复位请求发送至***管理CPU。

具体地，当Nvme SSD有复位需求时，用户需向主机下发复位请求。设备管理CPU通过PCIe(Peripheral Component Interconnect express，高速串行计算机扩展总线标准)接口与主机直接交互，主机在接收到复位请求后，会向设备管理CPU下发复位请求。

设备管理CPU在接收到主机下发的复位请求后，一方面复位Nvme SSD中的协议层和状态层；另一方面对主机下发的复位请求进行解析，并将解析出的复位请求发送至***管理CPU。

步骤S3：在***管理CPU接收到复位请求后，利用***管理CPU控制数据处理CPU执行IO停止操作，并控制Nvme SSD中的FTL层执行下电flush操作。

具体地，***管理CPU在接收到复位请求后，进行整个***的模块复位管理工作：首先控制数据处理CPU执行IO(Input-Output，输入-输出)停止操作，然后控制Nvme SSD中的FTL(Flash Transaction Layer，闪存转换层)执行下电flush(一种清空缓冲区数据的指令)操作。

步骤S4：在FTL层完成下电flush操作后，利用设备管理CPU通知主机执行Nvme SSD的上电加载驱动操作。

具体地，***管理CPU在检测到FTL层完成下电flush操作后，利用与主机直接交互的设备管理CPU通知主机执行Nvme SSD的上电加载驱动操作，Nvme SSD的复位完成。

在上述实施例的基础上：

作为一种可选的实施例，利用设备管理CPU接收主机下发的复位请求的过程，包括：

利用设备管理CPU检测到Nvme SSD的控制寄存器被清零时，确定自身此时接收到的主机下发的TLP报文为复位请求；

其中，控制寄存器在Nvme SSD上电加载驱动操作时被置位。

具体地，主机下发复位请求的过程：主机通过对Nvme SSD的控制寄存器进行清零操作，来表征复位请求的下发；同时，主机向设备管理CPU下发表征复位请求的TLP(一种报文格式)报文。

基于此，设备管理CPU在检测到控制寄存器被清零时，确定自身此时接收到的主机下发的TLP报文为复位请求。设备管理CPU对TLP报文进行处理，以解析出主机下发的复位请求。

此外，主机在执行Nvme SSD的上电加载驱动操作时，对Nvme SSD的控制寄存器进行置位操作，以在下次下发复位请求时重新清零控制寄存器。

作为一种可选的实施例，利用设备管理CPU复位Nvme SSD中的协议层和状态层的过程，包括：

利用设备管理CPU复位Nvme协议层面的寄存器及Nvme SSD的内部状态机。

具体地，设备管理CPU复位Nvme SSD中的协议层具体是复位Nvme协议层面的寄存器，Nvme协议层面的寄存器是指存储有与Nvme协议相关内容的寄存器，复位寄存器实际是将寄存器恢复默认值。

设备管理CPU复位Nvme SSD中的状态层具体是复位Nvme SSD的内部状态机，状态机由状态寄存器和组合逻辑电路构成，能够根据控制信号按照预先设定的状态进行状态转移，是协调相关信号动作、完成特定操作的控制中心。复位状态机实际是将状态机进行初始化处理。

作为一种可选的实施例，利用***管理CPU控制数据处理CPU执行IO停止操作的过程，包括：

利用***管理CPU通知数据处理CPU执行复位动作，以使数据处理CPU删除NvmeSSD中存储的IO队列映射和禁止Nvme SSD内的硬件单元进行IO操作。

具体地，数据处理CPU执行IO停止操作：数据处理CPU删除Nvme SSD中存储的IO队列映射，并禁止Nvme SSD内的硬件单元进行IO操作。

作为一种可选的实施例，利用***管理CPU控制Nvme SSD中的FTL层执行下电flush操作的过程，包括：

利用***管理CPU通知FTL层执行复位动作，以使FTL层将内部缓冲的有效数据刷写到Nvme SSD中的NAND中，并执行数据清除下电操作。

具体地，FTL层执行下电flush操作：FTL层将内部缓冲的有效数据刷写到Nvme SSD中的NAND(一种非易失性存储颗粒)中，以保存用户数据，然后将内部缓冲的数据清除下电。

作为一种可选的实施例，利用设备管理CPU通知主机执行Nvme SSD的上电加载驱动操作的过程，包括：

在设备管理CPU接收到***管理CPU发送的FTL层的下电完成信号后，利用设备管理CPU置位下电完成标志，以使主机在查询到下电完成标志被置位后执行Nvme SSD的上电加载驱动操作。

具体地，***管理CPU在检测到FTL层完成下电flush操作后，向设备管理CPU发送下电完成信号。设备管理CPU在接收到下电完成信号后置位下电完成标志，供主机查询。主机在查询到下电完成标志被置位后，执行NvmeSSD的上电加载驱动操作。

作为一种可选的实施例，复位方法还包括：

从主机下发复位请求时开始计时，若计时时间到达预设时间时下电完成标志未被置位，则确定Nvme SSD复位失败。

进一步地，下电完成标志要在规定时间内完成置位操作，否则会认为复位失败。具体地，本申请从主机下发复位请求时开始计时，若计时时间到达预设时间时下电完成标志未被置位，则确定Nvme SSD复位失败。

基于此，对于主机而言，主机在下发复位请求时开始计时，当计时时间到达预设时间时查询下电完成标志，若下电完成标志被置位，认为Nvme SSD的复位下电流程完成，可继续后续的上电加载驱动流程；若下电完成标志未被置位，认为Nvme SSD的复位失败，不继续后续的上电加载驱动流程，而进行相应的告警动作。

作为一种可选的实施例，复位方法还包括：

在确定Nvme SSD复位失败后，控制报警器发出复位失败警报。

进一步地，本申请还可在确定Nvme SSD复位失败后，控制报警器发出复位失败警报，以告知用户Nvme SSD的复位失败，便于用户进行相应措施处理。

请参照图2，图2为本发明实施例提供的一种Nvme SSD的复位***的结构示意图。

该Nvme SSD的复位***应用于Nvme SSD中的CPU，CPU包括：

数据处理CPU 1；

设备管理CPU 2，用于在接收到主机下发的复位请求后，复位Nvme SSD中的协议层和状态层，并将复位请求发送至***管理CPU 3；在FTL层完成下电flush操作后，通知主机执行Nvme SSD的上电加载驱动操作；

***管理CPU 3，用于在接收到复位请求后，控制数据处理CPU 1执行IO停止操作，并控制Nvme SSD中的FTL层执行下电flush操作。

本申请提供的复位***的介绍请参考上述复位方法的实施例，本申请在此不再赘述。

本申请还提供了一种Nvme SSD，包括上述Nvme SSD的复位***。

本申请提供的Nvme SSD的介绍请参考上述复位***的实施例，本申请在此不再赘述。

还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims

1.一种Nvme SSD的复位方法，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的Nvme SSD的复位方法，其特征在于，利用所述设备管理CPU接收主机下发的复位请求的过程，包括：

3.如权利要求1所述的Nvme SSD的复位方法，其特征在于，所述利用所述设备管理CPU复位所述Nvme SSD中的协议层和状态层的过程，包括：

4.如权利要求3所述的Nvme SSD的复位方法，其特征在于，所述利用所述***管理CPU控制所述数据处理CPU执行IO停止操作的过程，包括：

利用所述***管理CPU通知所述数据处理CPU执行复位动作，以使所述数据处理CPU删除所述Nvme SSD中存储的IO队列映射和禁止所述Nvme SSD内的硬件单元进行IO操作。

5.如权利要求4所述的Nvme SSD的复位方法，其特征在于，利用所述***管理CPU控制所述Nvme SSD中的FTL层执行下电flush操作的过程，包括：

6.如权利要求1-5任一项所述的Nvme SSD的复位方法，其特征在于，所述利用所述设备管理CPU通知所述主机执行所述Nvme SSD的上电加载驱动操作的过程，包括：

7.如权利要求6所述的Nvme SSD的复位方法，其特征在于，所述复位方法还包括：

8.如权利要求7所述的Nvme SSD的复位方法，其特征在于，所述复位方法还包括：

9.一种Nvme SSD的复位***，其特征在于，应用于Nvme SSD中的CPU，所述CPU包括：

数据处理CPU；

设备管理CPU，用于在接收到主机下发的复位请求后，复位所述Nvme SSD中的协议层和状态层，并将所述复位请求发送至***管理CPU；在FTL层完成下电flush操作后，通知所述主机执行所述Nvme SSD的上电加载驱动操作；

10.一种Nvme SSD，其特征在于，包括如权利要求9所述的Nvme SSD的复位***。