使用虚拟到物理映射以与数据存储装置进行直接用户空间通信的制作方法
【专利说明】使用虚拟到物理映射以与数据存储装置进行直接用户空间通信
[0001]对相关串请案的交叉参考
[0002]本申请案主张2012年12月10日申请的名为“使用虚拟到物理映射以与数据存储装置进行直接用户空间通信(USING A VIRTUAL TO PHYSICAL MAP FOR DIRECT USER SPACECOMMUNICAT1N WITH A DATA STORAGE DEVICE) ” 的第 13/709，972 号美国非临时专利申请案的优先权且是所述申请案的接续申请案，所述申请案的全文是以引用方式并入本文中。
技术领域
[0003]此描述涉及使用虚拟到物理映射以与数据存储装置进行直接用户空间通信。
【发明内容】
[0004]在一个一般方面，一种数据存储装置包含多个快闪存储器装置，其中快闪存储器装置中的每一者被布置成具有用于存储数据的多个页的多个块。数据存储装置包含与快闪存储器装置操作地耦合的存储器控制器。存储器控制器经配置以从主机装置接收虚拟到物理存储器地址转换映射，其中物理存储器地址包含主机装置上的存储器的物理地址。存储器控制器经配置以将虚拟到物理存储器地址转换映射存储在存储器控制器上的存储器模块中，直接从在主机装置上运行的应用程序接收命令，其中命令包含引用主机装置上的存储器的虚拟存储器地址，及使用虚拟到物理存储器地址转换映射将虚拟存储器地址转换为物理存储器地址。
[0005]实施方案可包含以下特征中的一或多者。例如，存储器控制器可经配置以通过多个队列中的一者直接从在主机装置上运行的应用程序接收命令。多个队列之间可共享虚拟到物理存储器地址转换映射。命令可包含具有偏移的虚拟存储器地址。存储器控制器可经配置以从主机装置接收多个虚拟到物理存储器地址转换映射，其中虚拟到物理存储器地址转换映射中的每一者对应于多个队列中的一者且命令包含具有偏移的虚拟存储器地址。存储器控制器可经配置以从主机装置接收多个虚拟到物理存储器地址转换映射，其中多个队列之间共享虚拟到物理存储器地址转换映射且命令包含具有偏移的虚拟存储器地址。存储器控制器上的存储器模块可包含动态随机存取存储器(DRAM)，且存储器控制器包含存储器地址转换器，其中存储器地址转换器经配置以使用存储在DRAM中的虚拟到物理存储器地址转换映射将虚拟存储器地址转换为物理存储器地址。
[0006]在另一个一般方面，一种方法包含在存储器控制器处从主机装置接收虚拟到物理存储器地址转换映射，其中物理存储器地址包含主机装置上的存储器的物理地址。所述方法包含将虚拟到物理存储器地址转换映射存储在存储器控制器上的存储器模块中，直接从在主机装置上运行的应用程序接收命令，其中命令包含引用主机装置上的存储器的虚拟存储器地址，及使用虚拟到物理存储器地址转换映射将虚拟存储器地址转换为物理存储器地址。
[0007]实施方案可包含以下特征中的一或多者。例如，接收命令可包含通过多个队列中的一者直接从在主机装置上运行的应用程序接收命令。所述方法可包含在多个队列之间共享虚拟到物理存储器地址转换映射。命令可包含具有偏移的虚拟存储器地址。从主机装置接收虚拟到物理存储器地址转换映射可包含从主机装置接收多个虚拟到物理存储器地址转换映射，其中虚拟到物理存储器地址转换映射中的每一者可对应于多个队列中的一者，且命令可包含具有偏移的虚拟存储器地址。从主机装置接收虚拟到物理存储器地址转换映射可包含从主机装置接收多个虚拟到物理存储器地址转换映射，多个队列之间可共享虚拟到物理存储器地址转换映射，且命令可包含具有偏移的虚拟存储器地址。
[0008]在另一个一般方面，一种系统包含经配置以产生虚拟到物理存储器地址转换映射的主机装置。主机装置包含存储器及在主机上运行的至少一个应用程序。系统包含与主机装置操作地耦合的数据存储装置。数据存储装置包含多个快闪存储器装置，其中快闪存储器装置中的每一者被布置成具有用于存储数据的多个页的多个块。数据存储装置包含与快闪存储器装置操作地耦合的存储器控制器。存储器控制器经配置以从主机装置接收虚拟到物理存储器地址转换映射，其中物理存储器地址包含主机装置上的存储器的物理地址，将虚拟到物理存储器地址转换映射存储在存储器控制器上的存储器模块中，直接从在主机装置上运行的至少一个应用程序接收命令，其中命令包含引用主机装置上的存储器的虚拟存储器地址，及使用虚拟到物理存储器地址转换映射将虚拟存储器地址转换为物理存储器地址。
[0009]实施方案可包含以下特征中的一或多者。例如，主机装置可包含多个队列，且存储器控制器可经配置以通过多个队列中的一者直接从在主机装置上运行的应用程序接收命令。多个队列之间可共享虚拟到物理存储器地址转换映射。命令可包含具有偏移的虚拟存储器地址。主机装置可经配置以产生多个虚拟到物理存储器地址转换映射，且存储器控制器可经配置以从主机装置接收多个虚拟到物理存储器地址转换映射，其中虚拟到物理存储器地址转换映射中的每一者对应于多个队列中的一者且命令包含具有偏移的虚拟存储器地址。主机装置可经配置以产生多个虚拟到物理存储器地址转换映射，且存储器控制器可经配置以从主机装置接收多个虚拟到物理存储器地址转换映射，其中多个队列之间共享虚拟到物理存储器地址转换映射且命令包含具有偏移的虚拟存储器地址。存储器控制器上的存储器模块可包含动态随机存取存储器(DRAM)，且存储器控制器可包含存储器地址转换器，其中存储器地址转换器经配置以使用存储在DRAM中的虚拟到物理存储器地址转换映射将虚拟存储器地址转换为物理存储器地址。
[0010]附图及以下描述中陈述一或多个实施方案的细节。将从所述描述及图以及权利要求书明白其它特征。
【附图说明】
[0011]图1是说明根据实例实施方案的计算系统的方框图。
[0012]图2是说明根据实例实施方案的另一计算系统的方框图。
[0013]图3是说明根据实例实施方案的实例快闪存储器装置的方框图。
[0014]图4是说明用于与数据存储装置进行直接用户空间通信的示范性过程的示范性流程图。
【具体实施方式】
[0015]此文档描述用于实现在主机装置上运行的应用程序与数据存储装置的直接用户空间通信的系统及技术。数据存储装置可包含多个存储器装置。在主机装置上运行的应用程序可在对数据存储装置的命令中使用虚拟存储器地址，其中虚拟存储器地址引用可被分配给应用程序的主机存储器。主机装置可产生虚拟到物理存储器地址转换映射，且将映射传达到数据存储装置以存储在数据存储装置上且在其上使用。以此方式，在主机装置上运行的应用程序可将命令直接发送到数据存储装置且绕过主机装置上的驱动器/内核空间。数据存储装置上的存储器控制器可使用存储在数据存储装置上的映射将命令中所使用的虚拟存储器地址转换为物理存储器地址，其中物理存储器地址引用主机存储器的实际物理地址。通过使得用户空间应用程序能够直接与数据存储装置通信，可减小主机装置上的中央处理单元(CPU)处理开销且可减小应用程序与数据存储装置之间的通信延迟。
[0016]在一个实例实施方案中，主机装置可包含多个队列。在主机装置上运行的应用程序可使用队列中的一或多者以将命令直接传达到数据存储装置。队列可共享虚拟到物理地址转换映射。此外或替代地，主机可产生被传达且存储在数据存储装置上的多个虚拟到物理地址转换映射，且队列中的每一者可使用映射中的一者。
[0017]图1是说明根据实例实施方案的计算系统100的方框图。计算系统100包含主机计算装置110及数据存储装置120。主机计算装置110及数据存储装置120可使用本文中描述的技术实施。在此实例中，主机110可为可操作地与数据存储装置120耦合的电子装置，且可发出各种类型的命令及/或请求到数据存储装置。主机110可呈现多种形式。作为一些实例，主机110可被实施为个人计算机、膝上型计算机、服务器、平板计算机或上网本计算机。在其它实施方案中，主机I1还可呈现其它形式。数据存储装置120还可呈现多种形式。数据存储装置120可被实施为可结合主机装置(例如主机装置110)工作以存储及/或检索电子数据的多个适当装置。例如，作为一些实例，数据存储装置可为固态驱动器(SSD)(例如基于快闪存储器的SSD)、磁盘驱动器或光盘驱动器。
[0018]如图1中所示，主机110包含存储器111、至少一个处理器117、在主机110上运行的至少一个应用程序113及驱动器/内核115。存储器111可为任何类型的存储器。存储器111可用以存储由至少一个处理器117执行及/或经分配以供至少一个应用程序113使用的指令。应用程序113可包含用户空间应用程序。应用程序113可为任何类型的应用程序。例如，应用程序113可从数据存储装置120请求数据，其中所请求数据将被读取到存储器111中。类似地，应用程序113可将要写入的数据从存储器111发送到数据存储装置120。处理器117可为执行可存储在存储器111中的指令以执行各种动作的任何类型的处理器。驱动器/内核115可为用于管理主机计算装置110的处理、存储器及输入/输出资源的操作系统的组件。驱动器/内核115可用于管理应用程序113与硬件元件(例如存储器111及处理器117)之间的资源。一或多个驱动器可被实施为驱动器/内核115的部分。
[0019]如图1中所示，数据存储装置120包含存储器控制器130、存储器装置信道接口140 (也称作存储器装置信道)及存储器装置150。存储器装置150可使用多种不同类型的存储器装置实施。例如，存储器装置150可使用快闪存储器装置(例如，NAND快闪存储器装置)或其它类型的非易失性存储器装置