[发明专利]应用于NVMe SSD控制器的namespace的LBA分配方法和映射方法

说明书

本发明公开一种应用于NVMe SSD控制器的namespace的LBA分配方法和映射方法，基于LMU的方式对SSD控制器中的controller进行组织管理管理，同时基于变体B+树结构对namespace进行LMU分配。在创建namespace时执行controller LBA的分配。在controller LBA分配方法时，将所有controller LBA划分为若干个LBA管理单元LMU，每个LMU包含相同数量的controller LBA，SSD控制器会以LMU为单位为namespace分配controller LBA。为了有效利用分配后的controller LBA，本方法创建度为M的变体B+树数据结构，将可用的LMU ID分配给变体B+树叶子结点中的关键字，即完成了本实施例所述的分配方法。本发明可以提升controller LBA利用率、提高SSD控制器前端读写处理速度。

技术领域

本发明涉及基于NVMe(Non-Volatile Memory express)协议的SSD(solid statedisk，固态硬盘)控制器领域，尤其涉及NVMe协议中多namespace(命名空间)的LBA(logicblock address，逻辑块地址)分配方法和LBA映射方法。

背景技术

一个NVMe SSD主要由SSD控制器、闪存空间和PCIe接口组成。NVMe协议支持主机使用若干独立的逻辑空间经由SSD控制器来管理闪存空间，这样划分出来的每一个逻辑空间称为namespace。每个namespace由若干LBA组成，LBA范围是0到N-1(N是namespace包含的LBA个数)，一个LBA大小则通常指定为4KB，这里将这类LBA称之为namespace LBA。每个namespace都有其特定ID，主机在发送读写SSD命令时，通过指定namespace ID和namespaceLBA对闪存相关位置进行操作。在企业级SSD中，客户可以根据不同需求创建不同特征的namespace，即在一个SSD上创建出若干个不同特征的磁盘供不同客户使用。Namespace的另外一个重要使用场合为SR-IOV(Single Root-IO Virtualization)。SR-IOV技术允许在虚拟机之间高效共享PCIe设备，并且它是在硬件中实现的，可以获得能够与本机性能媲美的IO性能。单个SSD可由许多虚拟机共享，共享SSD不仅要为每个虚拟机提供专用资源(专用namespace)，并且还要提供通用资源(公有namespace)。因此，在NVMe SSD设备中实现多namespace支持符合企业级SSD的发展趋势。

主机在对SSD设备执行读写操作时，SSD控制器会根据所接收的namespace ID将namespace LBA转换为controller LBA。Controller LBA是SSD管理闪存空间的基本单元，大小通常也为4K。在主机申请创建namespace时，SSD控制器会将指定数目的可用controller LBA分配到新的namespace中，这些被分配的controller LBA通常情况下不会从0开始，有时甚至不会彼此连续。主机对于此类情况无法感知，因为controller LBA对于主机是透明的，主机只知道新创建的namespace所包含的namespace LBA是连续的。因此，设计并实现合理高效的controller LBA分配方案和namespace LBA到controller LBA的映射方案，对于提升controller LBA利用率、提高SSD控制器前端读写处理速度是非常具有现实意义的。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种应用于NVMe SSD控制器的namespace的LBA分配方法和映射方法，提升controller LBA利用率、提高SSD控制器前端读写处理速度。