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續(xù)上，隊列管理模塊采用隊列的存儲與控制分離的設(shè)計結(jié)構(gòu)，如圖1所示為隊列管理模塊的結(jié)構(gòu)框圖。

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圖1 隊列管理結(jié)構(gòu)

由于提交隊列管理單元使用表單管理隊列信息，所以使隊列具有了可動態(tài)配置的屬性，通過修改表單的信息便可以修改隊列數(shù)量和深度。在實際應(yīng)用中，當(dāng)出現(xiàn)大量隨機數(shù)據(jù)讀寫請求時，可以通過修改表單增加隊列數(shù)量和深度，增強隨機讀寫性能；在順序讀寫數(shù)據(jù)時，可以清除表單減少隊列數(shù)量和深度，降低資源占用和功耗。

對于完成隊列，設(shè)置一個完成隊列管理單元、一個完成條目解析單元和一塊異常完成條目緩存。完成管理單元中同樣包含了完成隊列表單，與提交隊列表單不同的是完成隊列表單中只包含了門鈴地址、隊列深度和門鈴頭、尾指針，并且只設(shè)置了一個admin完成隊列和一個I/O完成隊列。

這樣的結(jié)構(gòu)設(shè)計基于兩個方面的考量：首先，當(dāng)完成條目狀態(tài)為正常完成時，只需將完成條目中的指令I(lǐng)D釋放到ID池，將對應(yīng)提交隊列ID的門鈴頭指針更新到提交隊列條目，當(dāng)完成條目狀態(tài)為異常時，將其寫入異常完成條目緩存等待處理，這些過程由完成條目解析單元在短時間內(nèi)并行處理，不會出現(xiàn)完成隊列寫請求的阻塞，因此不需要設(shè)置多個I/O完成隊列和完成條目的存儲空間。其次，由于ID池的存在，所有的NVMe指令都具有一個唯一的ID，完成條目中的提交隊列ID不再作為指令的標(biāo)識，因此僅使用一個I/O完成隊列對應(yīng)多個I/O提交隊列是可行的，并且異常的I/O完成條目和異常的admin完成條目存放在同一個緩存中也不會影響ID的辨識作用。

在有新的提交條目寫入提交隊列和新的完成隊列寫請求時，提交隊列管理單元和完成隊列管理單元向?qū)?yīng)的隊列發(fā)起門鈴寫請求，這些請求經(jīng)過Round Robin仲裁器的仲裁后被發(fā)送給SSD。實際上，隨著仲裁輸入數(shù)量的增加，仲裁的效率和時序也會變差[[i]]。假設(shè)采用完成隊列和提交隊列一一對應(yīng)的結(jié)構(gòu)，仲裁的輸入數(shù)量將是提交隊列數(shù)量的2倍，要保證仲裁效率和良好的時序，只能降低提交隊列數(shù)量，導(dǎo)致性能下降。而完成隊列管理單元所實現(xiàn)的結(jié)構(gòu)只占用兩個仲裁請求輸入，基于此可以增加更多的I/O提交隊列，充分發(fā)揮SSD性能。

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審核編輯 黃宇