SSD主控

《深入浅出SSD》学习中…

---

---

一、SSD主控

就是类似电脑CPU的东西，在SSD中收取处理Host端的命令，管理NAND闪存

二、PCIe和NVMe控制器前端子系统

主要用于处理来自host以及协议接口的命令，对应PCIe协议和NVMe协议(以下Host代表电脑或服务器等外接SSD的设备端)

1.PCIe控制器

决定控制器前端和host之间的带宽，由两种因素决定，一个是协议，一个是通道数
所谓协议就是常听到的PCIe3.0/PCIe4.0 或是 GEN3/GEN4,每种协议对应的通道支持的速率是不一样的。 以PCIe 4.0x4 为例：
理论单通道速率为： 16GT/s ,转换为带宽就是 1969MB/s
x4 代表是4通道，所以速率x4 得到理论带宽为 7.88GB/s
至于转换公式，不做赘述，放个wiki百科上的截图参考：

2.NVMe控制器

利用PCIe接口实现NVMe相关协议，实现基本的读写等操作
整个过程基于三个概念：
Submission Queue(SQ) ：Host把命令放在该队列，这个队列通常在Host内存里。
Completion Queue(CQ)：SSD从SQ中取出命令执行完成后，把消息写入该队列，指示命令完成状态，这个队列通常在Host内存里。
Doorbell Register(DB)：当主机写了SQ后，再写DB，通知SSD去SQ取命令执行。DB位于SSD控制器内部
交互流程图如下：
1，首先Host往自己的SQ内提交命令，写了一个任务计划，准备安排SSD去执行了
2，提交完命令了同时需要让SSD知道，所以又下了DB命令，可以理解为Host敲了SSD的门，告诉他，我来命令啦
3，SSD的NVMe控制器在收到DB后，知道自己又有活干了，就去SQ内取命令。
4，NVMe控制器在取到命令后，把命令给到SSD主控，主控进行相应的命令操作
5，SSD执行完命令后，往主机另一个队列CQ中写入命令执行结果，更新任务进度，记录自己哪条SQ完成了
6，SSD以中断的方式告诉Host,这个命令我完成了。
7，Host响应中断并处理CQ里面完成的命令
8，Host更新自己的记录，标记整个任务完成，画上句号，释放资源

这里还能引入一个概念(待深入理解)：

队列大小有16bit，最小队列大小为2个元素（因为满队列的定义方式，所以最小为2个元素），对于I/O队列，最大队列大小为64k；对于Admin队列，最大队列为4
Host利用 QID来标识唯一ID,16bit。host可以修改队列优先级（如果支持的话），共四级，U（Urgent）、H(High Priority)、M(Medium Priority)、L(Low Priority)