NVMe冷知识之CFS

原创 已于 2022-01-22 22:14:00 修改 · 502 阅读 · 2 ·
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#ssd #nvme

于 2022-01-22 22:13:25 首次发布
博客提及转战博客园，并给出了关于NVMe冷知识之CFS的博客园链接，涉及NVMe相关信息技术内容。
NVMe协议详解（一）
zz2633105的博客
09-16 2万+
讲解NVMe协议部分内容~~~
浅谈SSD Trim（Data set management）
ingram专栏
11-19 2367
1. 写trim bitmap时需要先下刷bitmap再去更新L2P table， 不然在spor起来后会读到老数据。即trim completion 回了之后要保证是unmap的，就需要立即下刷trim bitmap，不然spor起来之后就会读到未trim之前的数据。 ...
OCP NVME SSD规范解读-2.复位与控制器配置要求-part2
存储随笔
12-27 2000
Non-Zero NGUID per Namespace: 设备应支持每个命名空间的非零NGUID，并且这个值永远不会被重用（即Identify Namespace数据结构的Common Namespace Features字段中的UIDREUSE位应设置为'1'）。Doorbell Stride and Location: Doorbell Stride字段应清零，所有Doorbells应放置在单一连续的4096字节MMIO空间中，并且对齐到4096字节边界。这有助于提高数据传输的效率和性能。
NVMe Linux驱动系列二：target端[core.c]＜16＞
探索未知，成就非凡
08-28 773
总之，这段代码在控制器的 P2P 命名空间映射中添加了一个新的 P2P 客户端设备，并遍历已存在的命名空间，为每个命名空间建立与该 P2P 客户端设备的映射关系。如果状态不符合要求，它会输出相应的错误或警告信息，并返回相应的错误码。总之，这段代码确保了在启动控制器时进行了一系列的检查，以确保控制器的配置和状态满足一些必要的要求，然后根据检查结果设置相应的控制器状态。总之，这段代码用于更新控制器的控制寄存器值，并在控制器状态发生变化时触发相应的操作，例如启动、禁用控制器或触发控制器的关闭通知功能。
nvme1.3 学习笔记 5 Admin Command Set-1
qq_25210633的博客
05-19 1万+
5 Admin Command Set Admin Command Set说明了可以提交到Admin SQ中的命令。 Admin SQ Entry的通用的结构定义和字段在第4.2节中说明了。Admmin CQ Entry的通用结构和字段在第4.6节中说明。本节说明的是SQE和CQE中的特定于Admin命令的结构和字段(例如：SQE中的DW10-15和CQE中的DW0)。 ...
nvme_reset_work 分析1
jason的笔记
05-15 2969
在nvme_probe函数的最后会调用    queue_work(nvme_workq, &dev->reset_work);来执行reset操作 而这里的dev->reset_work 同样是在nvme_probe赋值INIT_WORK(&dev->reset_work, nvme_reset_work); nvme_reset_work 这个函数很长很长，如果慢慢看     struc
系统兼容性提升秘籍：ISO 1050性能优化不传之秘
[ISO 1050中文手册](https://e2e.ti.com/cfs-file/__key/communityserver-discussions-components-files/1013/ISO1050-schematic.png) # 摘要 本文对ISO 1050性能优化进行全面概述，并从理论基础到实践技巧，再到...
WSL2配置CUDA开发环境真相：跨系统集成的5大挑战与破解之道
# WSL2与CUDA集成：从零搭建生产级AI开发环境 在智能家居设备日益复杂的今天，确保无线连接的稳定性已成为一大设计挑战...哦等等，这好像不是我们要讲的内容 让我们重新开始。✨ 你有没有过这样的经历？...
多核系统中断分发机制揭秘：IPI与IRQ亲和性设置的性能优化之道
# 1. 多核系统中断处理的基础概念 在多核处理器架构中，中断处理不再局限于单一CPU核心，而是涉及多个核心间的协同与调度。中断作为I/O设备与CPU通信的核心机制，其分发效率直接影响系统的响应延迟与吞吐能力。...
【内核管理艺术】：Manjaro系统稳定性与性能的均衡之道（内核选择的智慧）
[【内核管理艺术】：Manjaro系统稳定性与性能的均衡之道（内核选择的智慧）](https://rajagrawal.com/wp-content/uploads/2012/01/menuconfig.jpg) # 摘要 本文深入探讨了Linux内核管理对系统稳定性和性能的影响。...
c++内核态需要学什么
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- 进程调度算法（CFS、实时调度） - 内核线程（`kthread`）与工作队列（workqueue） - 进程间通信（信号、管道、共享内存） 3. **中断与异常处理** - 中断上下文（不可休眠）与进程上下文的区别 - 编写中断...
nvme1.3 学习笔记 3 controller register-2
qq_25210633的博客
05-06 5465
3.1.6 Offset 1Ch:CSTS-Controller Status Bit Type Reset Description 31:06 RO ...
【NVMe2.0b 15】NVMe SR-IOV
BGONE的博客
07-03 4585
NVMe SR-IOV， Virtualization Management
linux里的nvme驱动代码分析（加载初始化）
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06-04 3万+
基于qemu2.5 + linux4.5.3学习nvme驱动
linux 多硬盘 分区格式化自动挂载知识点
weixin_34111819的博客
09-25 276
--------------- 名称概念------------------------- 1. 在我们添加硬盘前，首先要了解linux系统下对硬盘和分区的命名方法。在Linux下对IDE的设备是以hd命名的，第一个ide设备是hda，第二个是hdb。依此类推 我们一般主板上有两个IDE接口，一共可以安装四个IDE设备。主IDE上的两个设备分别对应hda和...
透过协议看PCIe ASPM L1.2
ingram专栏
01-02 1万+
随着PCIe SSD逐渐普及，高性能低功耗正在成为Firmware designer最为头疼的问题，本文主机介绍SSD内部Low Power 如何设计 1. 降频 ........... 2. L1 ................. 3. L1.2 ...........
PCIe设备Link Training调试心得----之PERST是否使用
ingram专栏
01-01 6471
PCIe 三种 INIT flow 如图： 第一种依赖上电host PERST信号进行内部reset. （适用于依赖host有PERST信号） 第二种Polling electrical signal，check到对端TS1码流进行内部的reset. （适用于大部分场景，也有缺陷） 第三种Polling electrical signal，reset内部后直接发起TS1码流. （适用于一些国产平台，Loongson等） 这三种PCIe init 方式都不够完美，优劣待续。。。 ...
SSD NVMe核心之PRP算法
ingram专栏
07-06 6174
去
浅谈NAND FLASH的两种编程方式
ingram专栏
11-25 4592
NAND Flash 一般有两种编程方式：one shot or two pass。 如图为LUN的结构： 1. 如果以ONE Shot 编程（eg： bisc3）， 如图： 2.如果以TWO pass编程（eg： b16a）， 如图：
nvme电源管理知识与指令
09-24
<think> 嗯，用户这次想了解NVMe电源管理的知识和相关指令。从之前的对话历史看，用户已经具备一定的NVMe基础知识，比如了解队列机制、命名空间、传输协议等概念，甚至还提到了SGL和PRP的区别。这说明用户可能是存储领域的技术人员或爱好者，提问非常专业。 用户引用的资料中提到了NVMe规范官网、SSDFans的技术博客等权威来源，特别是博客第5篇讲数据保护（虽然用户说可选）、第6篇讲命名空间。不过用户当前的问题集中在电源管理，这些背景资料可能不是直接相关，但可以作为补充理解。 考虑到NVMe电源管理是个具体的技术点，需要从几个维度组织回答： 首先是电源状态的整体架构，包括主机管理的部分和设备自主管理的部分（APST）。这里需要解释清楚PS状态的定义和转换规则，NVMe规范定义的电源状态有多个层级，每个层级有不同的功耗和恢复延迟特性。 其次是具体的电源管理命令，特别是Get Features和Set Features这两个关键命令的操作码和参数含义。用户明确问到了"相关指令"，所以需要列出具体的命令格式和用法示例。 另外功耗模型也很重要，包括操作功耗、空闲功耗、PS状态转换功耗等指标。这部分用户没有明确问，但对于完整理解电源管理是必要的。 最后不能忘记NVMe over Fabrics场景下的特殊性，虽然用户引用的资料提到了NVMe over TCP，但电源管理在远程访问时会有不同考量。 用户可能还隐含想知道如何实际观察和调整SSD的电源状态，比如在Linux下使用nvme-cli工具的操作示例，这个虽然不在核心问题里，但对工程师特别实用。 相关问题的设计要延续专业性：可以问APST的实现原理、不同PS状态的实际功耗数据、电源管理与热管理的关联等。最后一个问题特意设计成NVMe-oF场景下的电源管理，因为用户之前特别关注过这个技术点。 </think> 以下是NVMe电源管理的核心技术及相关指令的详细解析，结合NVMe规范[^1]和实际应用场景： ### 一、NVMe电源管理架构 1. **电源状态（Power States）** - **PS0-PS4**：共5级电源状态（PS0为最高性能，PS4为最低功耗） - $PS_i$ 的功耗：$P_i \propto \frac{1}{延迟容忍度}$ - 状态转换延迟：$T_{唤醒} \leq T_{max}$（由`Identify Controller`返回） - **非操作状态**：设备空闲时自动进入低功耗状态（如PS3/PS4） 2. **管理模式分类** ```mermaid graph LR A[NVMe电源管理] --> B[主机主动管理] A --> C[设备自主管理-APST] B --> D[Set Features命令] C --> E[自动状态转换策略] ``` --- ### 二、核心指令详解 1. **`Get Features` 命令（操作码：0x0A）** - 获取电源参数：`Feature Identifier=0x02`（Power Management） - 返回数据结构： ```c struct nvme_feat_power_mgmt { uint16_t ps; // 当前电源状态 uint16_t wh; // 工作负载提示（Workload Hint） uint8_t flags; // 标志位（如APST使能） }; ``` 2. **`Set Features` 命令（操作码：0x09）** - 设置电源状态：`Feature Identifier=0x02` - 关键参数： ```c struct nvme_set_feat_power_mgmt { uint32_t ps:4; // 目标电源状态（PS0-PS4） uint32_t wh:3; // 工作负载提示（突发/持续负载） uint32_t apst:1; // APST自动切换使能 }; ``` 3. **APST（Autonomous Power State Transition）** - 通过`Set Features`启用后，设备根据I/O空闲时间自动降功耗 - 空闲时间阈值公式： $$T_{idle} > \tau_{PS_i} + T_{唤醒延迟}$$ （$\tau_{PS_i}$由控制器在`Identify`中声明） --- ### 三、功耗控制实践 1. **Linux下配置示例**（需`nvme-cli`工具）： ```bash # 查看当前电源状态 nvme get-feature /dev/nvme0n1 -f 0x02 -c 0x01 # 强制进入PS3状态 nvme set-feature /dev/nvme0n1 -f 0x02 -v 0x03 # 启用APST自动管理 nvme set-feature /dev/nvme0n1 -f 0x02 -v 0x08 ``` 2. **功耗优化策略** - **延迟敏感型负载**：保持PS0，禁用APST - **后台任务**：启用APST，设置$\tau_{PS3}=10ms$ - **移动设备**：结合OS调度器动态调整WH（Workload Hint） --- ### 四、电源管理进阶机制 1. **命名空间（Namespace）级管理** - 通过`NSID=1`指定单个命名空间休眠（需固件支持NS休眠） 2. **NVMe over Fabrics扩展** - 远程SSD的电源状态通过`NVMe-MI`（Management Interface）管理[^3] - TCP传输层休眠需配合RDMA节能机制 > ⚠️ **注意**：强制进入PS4可能导致恢复延迟高达100ms（参考Intel SSD实测数据[^2]），生产环境慎用。 ---
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