SGL与PRP

2024-06-07 / 2024-06-07 / SSD

一直想总结一下，PRP和SGL，网上也有不少资料，nvme官方spec只用了六七页解释了这俩货，还把寄存器如何操作也说明白了，作总结的目的是让自己对其更加深入了解

首先，SSD是用来保存数据，不是读就是写，即data从host流向SSD，或者从SSD到host中去。对于写来说，需要告诉SSD，写什么数据，写多少，数据在host哪个位置，对于读来说，同样，需要告诉SSD，需要什么数据，需要多少，需要把他放在host哪个位置。从上面读写的简单流程来说，我们应该会注意到都需要host那边有一块位置放数据，host不会主动把数据送给SSD，而是需要SSD主动去获取数据，或者写入数据，那么，host就需要一种方法，告诉SSD这些数据的地址，总共有两种方法，一种是PRP（Physical Region Page），另一种是SGL（Scatter Gather List）。

Physical Region Page Entry and List

首先来介绍一下PRP，nvme会把host的内存划分为页，每个页可以是4KB，8KB等，一般而言，一个页为4KB对齐的页，接下来看看PRP长什么样

其实PRP就是一个占用8个Byte的64位的内存物理地址，只不过把他分成了两部分，一个页基地址，和偏移。值得注意的是offset最后两位必须为0，因为要4Byte对齐

PRP Entry 描述的是一个物理内存的地址，PRP List就是多个PRP Entry组合起来的，其PRP的内存地址可以是连续的也可以是不连续的

对于PRP1和PRP2来说，它可以是个数据地址，也可以是PRP List 地址，不管是什么SSD总会解析出它是什么。下面给一个示例，

相信上图把PRP List解释的比较清楚了，就是PRP1中的地址是PRP List地址，然后从PRP List中再获取数据地址，如果疑问如何判断PRP1是数据地址还是PRP List地址，我们可以通过PRP Entry数量来判断，一般来说超过2个PRP Entry就需要使用PRP List。

Scatter Gather List

接下来讲讲SGL，对于SGL来说，相比PRP裸着的结构，SGL是一种数据结构，用来描述一段空间。我们首先明确一点SGL是一个链表，一个链表中结构是SGL Segment，每个Segment中又由多个SGL Descriptor组成，SGL Descriptor是最基本的一个单元，它占用16Byte，并且会有几种类型，Data Descriptor，Segment Descriptor，Last Descriptor等。