收藏：NVMe協(xié)議基礎(chǔ)原理介紹

1. 綜述

NVMe over PCIe協(xié)議，定義了NVMe協(xié)議的使用范圍、指令集、寄存器配置規(guī)范等。

1.1 名詞解釋

1.1.1 Namespace

Namespace是一定數(shù)量邏輯塊（LB）的集合，屬性在Identify Controller中的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中定義。

1.1.2 Fused Operations

Fused Operations可以理解為聚合操作，只能聚合兩條命令，并且這兩條命令在隊(duì)列中應(yīng)保持相鄰順序。協(xié)議中只有NVM指令才有聚合操作。還需要保證聚合操作的兩條命令讀寫的原子性，參考Compare and Write例子。

1.1.3 指令執(zhí)行順序

除了聚合操作（Fused Operations），每一條SQ中的命令都是獨(dú)立的，不必考慮RAW等數(shù)據(jù)相關(guān)問(wèn)題，即使考慮，也是host應(yīng)該解決的問(wèn)題。

1.1.4 寫單元的原子性

控制器需要支持寫單元的原子性。但有時(shí)也能通過(guò)host配置Write Atomicity feature，減小原子性單元的大小，提高性能。

1.1.5 元數(shù)據(jù)

數(shù)據(jù)的額外信息，相當(dāng)于提供校驗(yàn)功能?？蛇x的方式。

1.1.6 仲裁機(jī)制

用來(lái)選擇下一次執(zhí)行的命令的SQ的機(jī)制，三種仲裁方式：

• RR（每個(gè)隊(duì)列優(yōu)先級(jí)相同，輪轉(zhuǎn)調(diào)度）

• 帶權(quán)重的RR（隊(duì)列有4種優(yōu)先級(jí)，根據(jù)優(yōu)先級(jí)調(diào)度）

• 自定義實(shí)現(xiàn)

1.1.7 邏輯塊（LB）

NVMe定義的最小的讀寫單元，2KB、4KB……，用LBA來(lái)標(biāo)識(shí)塊地址，LBA range則表示物理上連續(xù)的邏輯塊集合。

1.1.8 Queue Pair

由SQ（提交隊(duì)列）與CQ（完成隊(duì)列）組成，host通過(guò)SQ提交命令，NVMe Controller通過(guò)CQ提交完成命令。

1.1.9 NVM 子系統(tǒng)

NVM子系統(tǒng)包括控制器、NVM存儲(chǔ)介質(zhì)以及控制器與NVM之間的接口。

1.2 NVMe SSD

1.2.1基本架構(gòu)

整體來(lái)看，NVMe SSD可以分為三部分，host端的驅(qū)動(dòng)（NVMe官網(wǎng)以及l(fā)inux、Windows已經(jīng)集成了相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)）、PCIe+NVMe實(shí)現(xiàn)的控制器以及FTL+NAND Flash的存儲(chǔ)介質(zhì)。

1.2.2 NVMe控制器

NVMe控制器實(shí)質(zhì)上為DMA + multi Queue，DMA負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)搬運(yùn)（指令+用戶數(shù)據(jù)），多隊(duì)列負(fù)責(zé)發(fā)揮閃存的并行能力。

2. PCIe寄存器配置

NVMe over PCIe，通過(guò)利用PCIe總線實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交互的功能，實(shí)現(xiàn)對(duì)物理層的抽象功能。

2.1 PCIe總線的基本結(jié)構(gòu)

PCIe總線分為三層，物理層，數(shù)據(jù)鏈路層，處理層（類似于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分層結(jié)構(gòu)），通過(guò)包來(lái)轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)。NVMe協(xié)議定義的內(nèi)容相當(dāng)于PCIe的上一層應(yīng)用層，處于應(yīng)用層。PCIe給NVMe提供了底層的抽象。

NVMe SSD相當(dāng)于一個(gè)PCIe的端設(shè)備（EP）。

2.2 寄存器配置

在協(xié)議中主要定義了PC header、PCI Capabilities和PCI Express Extended Capabilities三部分內(nèi)容。

具體在host內(nèi)存中會(huì)占有4KB，結(jié)構(gòu)如下：

2.2.1 PCI header

PCI header有兩種類型，type0表示設(shè)備，type1表示橋。NVMe 控制器屬于EP，所以定義為type0的類型。共64KB，如下圖：

2.2.2 PCI Capabilities

這里配置了PCI Capbilities，包括電源管理、中斷管理（MSI、MSI-X）、PCIe Capbilities。

2.2.3 PCI Express Extended Capabilities

這里配置有關(guān)錯(cuò)誤恢復(fù)等高級(jí)功能。

3. NVMe寄存器配置

3.1 寄存器定義

NVMe寄存器主要分為兩部分，一部分定義了Controller整體屬性，一部分用來(lái)存放每組隊(duì)列的頭尾DB寄存器。

1. CAP——控制器能力，定義了內(nèi)存頁(yè)大小的最大最小值、支持的I/O指令集、DB寄存器步長(zhǎng)、等待時(shí)間界限、仲裁機(jī)制、隊(duì)列是否物理上連續(xù)、隊(duì)列大?。?/span>

2. VS——版本號(hào)，定義了控制器實(shí)現(xiàn)NVMe協(xié)議的版本號(hào)；

3. INTMS——中斷掩碼，每個(gè)bit對(duì)應(yīng)一個(gè)中斷向量，使用MSI-X中斷時(shí)，此寄存器無(wú)效；

4. INTMC——中斷有效，每個(gè)bit對(duì)應(yīng)一個(gè)中斷向量，使用MSI-X中斷時(shí)，此寄存器無(wú)效；

5. CC——控制器配置，定義了I/O SQ和CQ隊(duì)列元素大小、關(guān)機(jī)狀態(tài)提醒、仲裁機(jī)制、內(nèi)存頁(yè)大小、支持的I/O指令集、使能；

6. CSTS——控制器狀態(tài)，包括關(guān)機(jī)狀態(tài)、控制器致命錯(cuò)誤、就緒狀態(tài)；

7. AQA——Admin 隊(duì)列屬性，包括SQ大小和CQ大?。?/span>

8. ASQ——Admin SQ基地址；

9. ACQ——Admin CQ基地址；

10. 1000h之后的寄存器定義了隊(duì)列的頭、尾DB寄存器。

3.2 寄存器理解

1. CAP寄存器標(biāo)識(shí)的是Controller具有多少能力，而CC寄存器則是指當(dāng)前Controller選擇了哪些能力，可以理解為CC是CAP的一個(gè)子集；如果重啟（reset）的話，可以更換CC配置；

2. CC.EN置一，表示Controller已經(jīng)可以開(kāi)始處理NVM命令，從1到0表示Controller重啟；

3. CC.EN與CSTS.RDY關(guān)系密切，CSTS.RDY總是在CC.EN之后由Controller改變，其他不符合執(zhí)行順序的操作都將產(chǎn)生未定義的行為；

4. Admin隊(duì)列有host直接創(chuàng)建，AQA、ASQ、ACQ三個(gè)寄存器標(biāo)識(shí)了Admin隊(duì)列，而其他I/O隊(duì)列則有Admin命令創(chuàng)建（eg，創(chuàng)建I/O CQ命令）；

5. Admin隊(duì)列的頭、尾DB寄存器標(biāo)識(shí)為0，其他I/O隊(duì)列標(biāo)識(shí)由host按照一定規(guī)則分配；只有16bit的有效位，是因?yàn)殛?duì)列深度最大64K。

4. 內(nèi)存數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

4.1 SQ與CQ的詳細(xì)定義

4.1.1 空隊(duì)列

4.1.2 滿隊(duì)列

判斷隊(duì)列滿可以有多種方法，協(xié)議中規(guī)定的是頭指針比尾指針大一，所以隊(duì)列滿時(shí)，空余一個(gè)元素。

4.1.3 隊(duì)列性質(zhì)

1. 隊(duì)列大小有16bit，最小隊(duì)列大小為2個(gè)元素（因?yàn)闈M隊(duì)列的定義方式，所以最小為2個(gè)元素），對(duì)于I/O隊(duì)列，最大隊(duì)列大小為64k；對(duì)于Admin隊(duì)列，最大隊(duì)列為4k；

2. QID來(lái)標(biāo)識(shí)唯一ID，16bit，由host分配；

3. host可以修改隊(duì)列優(yōu)先級(jí)（如果支持的話），共四級(jí)，U、H、M、L；

4.2 仲裁機(jī)制

4.2.1 RR

RR仲裁，Admin SQ與I/O SQ優(yōu)先級(jí)相同，控制器每次可以選擇一個(gè)隊(duì)列中的多個(gè)命令（Arbitration Burst setting）。

4.2.2 帶有優(yōu)先權(quán)的RR

有3個(gè)嚴(yán)格的優(yōu)先權(quán)，Priority1 > Priority2 > Priority3，在這三個(gè)優(yōu)先級(jí)隊(duì)列中，高優(yōu)先級(jí)的隊(duì)列中如果有命令，則優(yōu)先執(zhí)行（非搶占式）。

4.2.3 其他仲裁方式

Vendor Specific。

4.3 數(shù)據(jù)尋址方式（PRP和SGL）

4.3.1 PRP

NVMe把Host的內(nèi)存分為頁(yè)的集合，頁(yè)的大小在CC寄存器中配置，PRP是一個(gè)64位的內(nèi)存物理地址指針，結(jié)構(gòu)如下：

最后兩位為0，指四字節(jié)對(duì)齊；（n：2）位表示頁(yè)內(nèi)內(nèi)偏移。

舉個(gè)例子，內(nèi)存頁(yè)大小位4KB，則（11：2）表示頁(yè)內(nèi)偏移。

PRP尋址有兩種方式，直接用PRP指針尋址，通過(guò)PRP List尋址。當(dāng)使用PRP List尋址時(shí)，偏移必須為0h，每一個(gè)PRP條目表示一個(gè)內(nèi)存頁(yè)，如下：

Admin命令的數(shù)據(jù)地址只能采取PRP的方式，I/O命令的數(shù)據(jù)地址既可以采取PRP的方式，又可以采取SGL的方式。Host在命令中會(huì)告訴Controller采用何種方式。具體來(lái)說(shuō)，如果命令當(dāng)中DW0[15：14]是0，就是PRP的方式，否則就是SGL的方式。

命令的Dword6~Dword9只定義了PRP1、PRP2兩個(gè)數(shù)據(jù)指針，通過(guò)PRP條目可以指向PRP List。如下圖：

在上面的例子中，PRP1直接指向內(nèi)存頁(yè)，PRP2指向PRP List存在的地址，在PRP List中存有數(shù)據(jù)的真正的地址。

更詳細(xì)的說(shuō)：

協(xié)議中PRP Entry是一個(gè)指向物理內(nèi)存頁(yè)的指針。PRP被用作NVMe Controller和PC內(nèi)存之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。PRPEntry是固定大小的（8B）。

首先，明確兩個(gè)概念，PRP Entry 為PRP指針，PRP List為PRP列表指針，示意圖如下：

根據(jù)每次傳輸數(shù)據(jù)的大小，以及PRP指針的偏移（offset）可以分為以下五種情況：

4.3.2 SGL

SGL是另外一種索引內(nèi)存的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。SGL由若干個(gè)SGL段組成，SGL段又由若干個(gè)SGL描述符組成，所以SGL描述符是SGL數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的基本單位。

目前定義的SGL描述符有6種：

1. SGL 數(shù)據(jù)描述符，用來(lái)索引數(shù)據(jù)塊地址，host內(nèi)存；

2. SGL 垃圾數(shù)據(jù)描述符，用來(lái)索引無(wú)用數(shù)據(jù)；

3. SGL 段描述符，用來(lái)索引下一個(gè)SGL段；

4. SGL 最后一個(gè)段描述符，用來(lái)索引最后一個(gè)SGL段；

5. keyed SGL 數(shù)據(jù)描述符；

6. Transport SGL 數(shù)據(jù)描述符；

在上面SGL例子中，共有3個(gè)SGL段，用到了4種SGL描述符。Host需要往SSD中讀取13KB的數(shù)據(jù)，其中真正只需要11KB數(shù)據(jù)，這11KB的數(shù)據(jù)需要放到3個(gè)大小不同的內(nèi)存中，分別是：3KB，4KB和4KB。

4.3.3 比較PRP與SGL

無(wú)論是PRP還是SGL，本質(zhì)都是描述內(nèi)存中的一段數(shù)據(jù)空間，這段數(shù)據(jù)空間在物理上可能連續(xù)的，也可能是不連續(xù)的。Host在命令中設(shè)置好PRP或者SGL，告訴Controller數(shù)據(jù)源在內(nèi)存的什么位置，或者從閃存上讀取的數(shù)據(jù)應(yīng)該放到內(nèi)存的什么位置。

SGL和PRP本質(zhì)的區(qū)別在于，一段數(shù)據(jù)空間，對(duì)PRP來(lái)說(shuō)，它只能映射到一個(gè)個(gè)物理頁(yè)，而對(duì)SGL來(lái)說(shuō)，它可以映射到任意大小的連續(xù)物理空間，具有更大的靈活性，也能夠描述更大的數(shù)據(jù)空間。如下圖：

5. NVMe協(xié)議定義的命令

5.0 命令執(zhí)行過(guò)程

命令由host提交到內(nèi)存中的SQ隊(duì)列中，更新TDBxSQ后，NVMe控制器通過(guò)DMA的方式將SQ中的命令（怎么取，如何取，取多少，因設(shè)計(jì)而異）取到控制器緩沖區(qū)，執(zhí)行命令；執(zhí)行完成后，根據(jù)執(zhí)行狀態(tài)，組裝完成命令，仍然通過(guò)DMA的方式將完成命令寫入內(nèi)存CQ的隊(duì)列中；NVMe控制器通過(guò)MSI-X中斷方式通知host已完成命令；最后，host處理CQ命令，更新控制器中HDBxCQ，標(biāo)識(shí)著命令真正完成。

5.1 命令分類

命令分為Admin指令與NVM指令（I/O指令）。

Admin指令只能提交到Admin Controller中，主要負(fù)責(zé)管理NVMe控制器，也包含對(duì)NVM的一些控制指令。

NVM 指令只能提交到I/O Controller中，主要負(fù)責(zé)完成數(shù)據(jù)的傳輸。

在1.0e版本中，Admin指令有15條（3條與NVM相關(guān)），NVM指令有6條；在1.3d版本中，Admin指令有15條（3條與NVM相關(guān)），NVM指令有11條。

5.2 命令通用格式

命令均為64字節(jié)，具有相同的格式，某些字段根據(jù)命令的不同有不同的定義。

完成命令同樣具有相同的格式，某些字段根據(jù)命令的不同有不同的定義。

5.3 Admin 指令

Admin指令與NVM指令根據(jù)放置的的隊(duì)列組（Queue Pair）來(lái)區(qū)分，Admin指令在Admin CQ與SQ里，NVM指令在I/O CQ與SQ里。

通過(guò)Dword0中的8位操作碼定義不同指令，注意并不是絕對(duì)的順序增加（eg，沒(méi)有03h）。每一種指令都對(duì)應(yīng)有其完成命令，通過(guò)SQID（提交隊(duì)列ID）+CID（命令I(lǐng)D）唯一標(biāo)識(shí)完成的命令。

Note：

• Admin隊(duì)列是通過(guò)配置ASQ等寄存器創(chuàng)建的

• 先創(chuàng)建CQ再創(chuàng)建SQ

5.4 NVM指令

NVMe控制器讀寫的最小單元是LB，層次圖如下：

NVM指令與Admin指令結(jié)構(gòu)完全相同，也是通過(guò)Dword0中的8位操作碼來(lái)定義不同指令。

6 控制器結(jié)構(gòu)

控制器從功能上可以分為三類，I/O、Admin和Discovery。

在實(shí)現(xiàn)過(guò)程中，Admin 控制器只有一個(gè)，負(fù)責(zé)管理控制器及其他控制功能?？刂破髦皇浅橄蟮母拍?，應(yīng)用于具體的實(shí)現(xiàn)中，可能是一個(gè)具體的模塊，也可能多個(gè)模塊。

控制器主要的作用是實(shí)現(xiàn)對(duì)NVMe定義命令的翻譯，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸、狀態(tài)控制等功能。

6.1 命令執(zhí)行過(guò)程

1. host將命令（1條或者多條）寫入提前分配好的SQ中；

2. 更新對(duì)應(yīng)SQ的DB寄存器；

3. NVMe控制器取SQ中命令（通過(guò)HDB和TDB可以判斷是否有未完成命令）；

4. NVMe控制器執(zhí)行命令；

5. NVMe 控制器在命令完成后，將完成命令（可能執(zhí)行成功，也可能失敗，但都會(huì)返回完成命令）寫入host內(nèi)存SQ對(duì)應(yīng)的CQ中；

6. NVMe 控制器根據(jù)實(shí)現(xiàn)的中斷方式，提醒host命令已完成；

7. host響應(yīng)中斷，處理完成命令；

8. host 更新對(duì)應(yīng)CQ的DB寄存器。

6.2 重啟（Reset）

6.2.1 Controller level

Controller重啟可能發(fā)生在PCIe總線重啟、PCI重啟、控制器CC.EN從1到0重啟。當(dāng)重啟發(fā)生時(shí)：

1. 所有的I/O SQ和CQ都被刪除；

2. 所有未完成的指令（Admin和I/O）應(yīng)該執(zhí)行撤銷操作；

3. Controller處于idele狀態(tài)，CSTS.RDY清0；

4. AQA、ASQ、ACQ不受影響。

重啟后，host操作：

1. 更新寄存器狀態(tài)；

2. 將CC.EN置1；

3. 等待CSTS.RDY置1；

4. 使用Admin命令配置Controller；

5. 創(chuàng)建I/O CQ和SQ；

6. 執(zhí)行正常的I/O指令。

6.2.2 Queue level

隊(duì)列水平的重啟，即，刪除該隊(duì)列，再重新創(chuàng)建一個(gè)新隊(duì)列。刪除隊(duì)列的時(shí)候，host應(yīng)該保證隊(duì)列處于idle狀態(tài)（所有命令均已完成——接收到了完成命令），否則的話，可能會(huì)導(dǎo)致CQ接收不到提交命令的完成命令。

6.3 中斷

在Controller完成SQ命令后，根據(jù)執(zhí)行狀態(tài)，將結(jié)果組裝成完成命令寫入CQ中，Controller通過(guò)中斷機(jī)制通知Host處理完成命令。

NVMe協(xié)議中支持的中斷方式有4種，pin-based、Single MSI、Multi-message MSI和MSI-X，協(xié)議推薦采用MSI-X中斷方式，能夠支持更多的中斷向量（2K）。

MSI-X允許每一個(gè)CQ發(fā)送自己的中斷信息（相比于發(fā)一條中斷信息提醒全部CQ隊(duì)列有很大的優(yōu)勢(shì)）。在產(chǎn)生MSI-X中斷信息前，需要檢查該中斷在相應(yīng)寄存器種不被屏蔽。

6.4 Controller初始化

Controller的初始化過(guò)程：

1. 設(shè)置PCI和PCIe寄存器；

2. 等待CSTS.RDY變?yōu)椋?/span>

3. 配置AQA、ASQ、ACQ寄存器；

4. 配置CC寄存器；

5. 將CC.EN置1；

6. 等待CSTS.RDY置1

7. Host通過(guò)Identify命令，確定Controller的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、確定Namespace的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；

8. Host通過(guò)get features（協(xié)議中是set features，待研究）獲取I/O SQ和CQ信息，然后配置中斷機(jī)制；

9. Host分配適當(dāng)?shù)腎/O CQ、SQ隊(duì)列；

10. 如果Host希望獲取Controller的錯(cuò)誤或健康信息，可以添加異步事件請(qǐng)求命令。

Controller 關(guān)機(jī)

正常關(guān)機(jī)：

1. Host停止提交新的I/O命令，但允許未完成的命令繼續(xù)完成；

2. Host刪除所有I/O SQ，刪除所有SQ隊(duì)列后，所有未完成的命令將被撤銷；

3. Host刪除所有I/O CQ；

4. Host將CC.SHN置01b，表示正常關(guān)機(jī)；關(guān)機(jī)程序完成時(shí)，將CSTS.SHST置10b。

突然關(guān)機(jī)：

1. Host停止提交新的I/O命令；

2. Host將CC.SHN置10b，表示突然關(guān)機(jī)；關(guān)機(jī)程序完成時(shí)，將CSTS.SHST置10b

6.5 host端命令實(shí)例

6.5.1 創(chuàng)建命令

6.5.2 處理完成命令

6.6 NVMe與PCIe交互實(shí)例（分析包結(jié)構(gòu)）

以Host發(fā)出read命令為例。

1. Host準(zhǔn)備了一個(gè)Read命令給SSD：

分析該包，Host需要從起始LBA 0x20E0448(SLBA)上讀取128個(gè)DWORD (512字節(jié))的數(shù)據(jù)，讀到哪里去呢？PRP1給出內(nèi)存地址是0x14ACCB000。這個(gè)命令放在編號(hào)為3的SQ里 (SQID = 3)，CQ編號(hào)也是3 (CQID = 3)

1. Host通過(guò)寫SQ的Tail DB，通知Controller來(lái)取命令：

上圖中，上層是NVMe層，下層是PCIe傳輸層的TLP。Host想往SQ Tail DB中寫入的值是5。PCIe是通過(guò)一個(gè)Memory Write TLP來(lái)實(shí)現(xiàn)Host寫CQ的Tail DB的。該Tail DB寄存器映射在Host的內(nèi)存地址為F7C11018，由于NVMe 的寄存器映射到了Host內(nèi)存中，所以可以根據(jù)這個(gè)地址寫入寄存器值。

1. SSD收到通知，去Host端的SQ中取指。

PCIe是通過(guò)發(fā)一個(gè)Memory Read TLP到Host的SQ中取指的。可以看到，PCIe需要往Host內(nèi)存中讀取16個(gè)DWORD的數(shù)據(jù)（一個(gè)NVMe指令大?。?，

1. SSD執(zhí)行讀命令，把數(shù)據(jù)從閃存中讀到緩存中，然后把數(shù)據(jù)傳給Host：

SSD是通過(guò)Memory write TLP 把Host命令所需的128個(gè)DWORD數(shù)據(jù)寫入到Host命令所要求的內(nèi)存中去。SSD每次寫入32個(gè)DWORD，一共寫了4次。

1. SSD往Host的CQ中返回狀態(tài)：

SSD是通過(guò)Memory write TLP 把16個(gè)字節(jié)的命令完成狀態(tài)信息寫入到Host的CQ中。

1. SSD采用中斷的方式告訴Host去處理CQ：

上圖使用的是MSI-X中斷方式。這種方式將中斷信息和正常的數(shù)據(jù)信息一樣，PCIe打包把中斷信息告知Host。SSD還是通過(guò)Memory Write TLP把中斷信息告知Host，這個(gè)中斷信息長(zhǎng)度是1DWORD。

1. Host處理相應(yīng)的CQ

2. Host處理完相應(yīng)的CQ后，需要更新SSD端的CQ Head DB告知SSD處理

完成：

Host還是通過(guò)Memory Write TLP更新SSD端的CQ Head DB。

該過(guò)程完整的包流程如下：

7. NVMe features

7.1 固件（Firmware）更新過(guò)程

1. 將固件下載到Controller中（使用 Firmware Image Download命令）；

2. Host提交Firmware Activate命令（也可以激活之前版本的Controller鏡像）；

3. Controller reset；

4. reset完成后，Host重新初始化Controller，包括Host重新分配I/O隊(duì)列，與reset步驟相同。

7.2 元數(shù)據(jù)（Metadata）傳輸

元數(shù)據(jù)的使用并沒(méi)有強(qiáng)制規(guī)定，最經(jīng)常的使用方法是用做端到端數(shù)據(jù)的保護(hù)信息。有兩種傳輸元數(shù)據(jù)的方式，一種可以作為L(zhǎng)B數(shù)據(jù)塊的一部分，如下圖：

另一種可以單獨(dú)作為一個(gè)邏輯塊傳輸，如下圖：

7.3 端到端的數(shù)據(jù)保護(hù)

端到端，一端指主機(jī)的內(nèi)存空間，一端指閃存空間（NVM）。數(shù)據(jù)傳輸?shù)膬蓚€(gè)環(huán)節(jié)如下圖：

數(shù)據(jù)在PCIe上傳輸?shù)臅r(shí)候，由于信道噪聲的存在（說(shuō)白了就是存在干擾），可能導(dǎo)致數(shù)據(jù)出錯(cuò)；另外，Controller閃存之間，數(shù)據(jù)也可能發(fā)生錯(cuò)誤。采用元數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)的保護(hù)是最常用的一種手段。

充當(dāng)保護(hù)數(shù)據(jù)角色的元數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)如下：

其中，Guard為16bit的CRC校驗(yàn)碼，Application Tag與LBAT相關(guān)，Reference Tag將用戶數(shù)據(jù)和地址（LBA）相關(guān)聯(lián)。下圖為以512bytes的數(shù)據(jù)塊為例：

那么按照排列組合，共有四種保護(hù)情況（1帶2帶、1不帶2不帶、1帶2不帶、1不帶2帶）。但由于協(xié)議中控制保護(hù)信息的只有兩個(gè)字段(1. 是否采用保護(hù) 2. PRACT位)，只有三種情況，如下圖（是以寫命令為例，讀命令相同）：

原文鏈接：

https://zhuanlan.zhihu.com/p/347599423

作者：Fappy

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