FTL 算法之Arbiter

背景：

随着NVMe的流行，高并发多线程多核的SSD必定是未来方向， sata的单核及FTL架构已不在适用于当前的NVMe firmware。

高性能低功耗是SSD未来的趋势，但随之而来的是复杂的设计，和各种内部IO，该如何平衡和合理分配资源将是Firmware设计的重中之重。

如果管理各种Internal IO

这里引进一个机制---arbiter，来管理各种IO，让其有序执行，减少相互争夺资源，以便减少不必要的开销。

为了简单理解arbiter机制，这里讲一个简单的算法：

比如一个3室的房子有一个大门，只有一把钥匙，拿到钥匙才能进门，这里把token比作钥匙。这3个房间住着3个人，就是3个open block，但是由于某些限制这个套三只能同时有一个人呆在里面，所以需要一个规则来定义每个人一次性能在房间待多久，这里用credit来描述。只有credit还不够，还需要一个规则描述3个人进房间的比例，用ratio来描述。

FTL arbiter:

token：钥匙，要写资料必须拿到token。（当前token的credit消耗完，arbiter会仲裁token。）

credit：进门时间，（每次写多少）。（每次arbiter的时候，由ratio比例配置credit。）

ratio：决定进入时间比例（写比例）。（check free space，s2t，gc enable都会去配radio比）。

S2T/CKPT/GC/HOST-IO/SYS 通过arbiter得到token（钥匙），credit通过具体场景分配。

eg：host的credit写完了，ckpt/gc/s2t都没有达到触发条件，则host继续得到下一轮credit。消耗完这轮credit，如果s2t enable，则轮到arbiter 为bs分配credit，消耗完credit，如果gc enable，arbiter为gc分配credit。

FTL在trans write消耗credit，如果消耗完credit就需要切换token，HOST消耗完切换到GC，GC如果消耗完就切换到S2T，S2T直接给credit（eg: one short给3 superpage， two-pass program cnt 根据nand特性给cnt），CKPT如果enable也会轮到token。

FTL TRANS WRITE写一个Data Unit消耗一个credit，消耗完会进行下一次arbiter。

S2T : HOST = ？

S2T：消耗1 TLC，释放3 SLC。----->释放2个SLC blk.

为了最大的满足性能，即释放=消耗， HOST：S2T = 2：1时，满足消耗=释放。

GC: HOST = ?

GC的情况较复杂，具体需要看GC是生产者还是消费者, SLC or TLC：

比如： GC是生产者的时候： GC ： HOST = 1 : 1 （根据blokc valid count来配置）

ratio 该如何配置？

---未完待续

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