上篇文章介紹了nvme format命令，通過這條命令就可以開啓端到端數據保護功能，並且可以在VSS技術支持下，根據業務需求選擇合適的格式化方式。
在進行讀寫操作之前， 我們先要熟悉一下 Protection Information的定義。
PI信息格式與Type1/2/3
在列舉命令之前需要簡要介紹一下Protection Info的格式：
PI保護信息的數據結構
可以看到每個8bytes的PI都會包括由16 比特 guard tag（用戶數據的CRC校驗信息），16比特application tag（應用指定tag）和32比特reference tag（檢測數據寫入正確的LBA地址）組成。
端到端數據保護中的Type1/2/3就代表了不同的reference tag設置和PI檢查方式。
-
Type1：reference Tag隨着LBA增加遞增，並且Host必須保證ILBRT和ELBRT與LBA的最後4個Bytes相等；
-
Type 2：reference Tag隨着LBA增加遞增，SSD檢查PI的方式與Type1 相同，允許Host指定任意ILBRT和ELBRT；
-
Type3：reference Tag保持不變，SSD不會檢查ILBRT和ELBRT。
從nvme write命令看數據如何加上PI存進NAND
基本知識介紹完畢。接下來就讓Host發筆寫數據給這塊PBlaze5 D926 NVMe SSD。
上圖中第一條命令先生成了一個512Bytes的實驗數據，並在由第二條write命令寫入到NVMe SSD中。在這條命令中，-s指明瞭數據起始的LBA，-z是數據量，-y爲元數據大小。倒數第二個--prinfo既是Protection Information Field 的意思，其包含PRACT和PRCHK兩個參數，分別有如下定義：
PRACT（指明瞭PI信息生成的機制）
=1時， controller生成PI並將其寫入NAND
=0時， controller獲取上層應用下發的PI信息，將檢查PI信息並寫入NAND
PRCHK（指明瞭控制器收到包時檢查的PI信息）
Bit2=1，SSD在收到packet時，檢查CRC
Bit1=1，SSD在收到packet時，檢查App Tag
Bit0=1，SSD在收到packet時，檢查Reference Tagca
這條命令裏我們設置了PRINFO爲0xf(即所有bit均爲1)，並且指定了一個ref-tag (0x12345678)。NVMe SSD控制器在接到命令之後爲數據生成PI並整合命令中ref-tag的值，存進NAND。不指定ref-tag，那麼控制器會生成完整的PI信息，存進NAND。這個過程示意如下：
從nvme read命令看數據如何從SSD正確讀出
相應的，我們將剛寫進SSD的數據讀出來。
同樣，我們在命令中也看到了prinfo參數，這裏的PRINFO同樣包含PRACT和PRCHK，其作用解釋如下：
PRACT（指明讀數據時控制器是否返回PI信息）
=1時， SSD controller不向host返回PI信息；只返回data block
=0時， SSD controller；檢查PI信息, 向host返回PI信息以及data block
PRCHK（指明控制器校驗的PI信息）
Bit2=1，SSD在收到packet時，檢查CRC
Bit1=1，SSD在收到packet時，檢查App Tag
Bit0=1，SSD在收到packet時，檢查Reference Tag
這條命令可以解釋爲，我們從起始LBA爲0x12345678開始讀512Bytes數據和8Bytes元數據，並記錄進data_meta_read_7.bin文件中。在此過程檢查CRC、APP tag和Reference Tag三個PI信息，並將PI信息和數據一併返回給host。整個過程如下圖：
讀命令中ref-tag=0x12345678，與上文寫命令中ref-tag相等，否則會報出end-to-end reference tag check failure。
讀者朋友們如果有興趣，可以嘗試在read 命令中去掉 ref-tag; 或者將ref-tag修改爲其他值，看一下返回結果的變化。
我們展示了一組數據如何通過nvme write命令從host下發到SSD，最終存進NAND，又如何通過nvme read命令將數據校驗後正確讀出。需要指出的是爲了便於理解，我們限制了很多實驗條件，事實上不同的PRINFO、不同的應用及系統環境都會有相應的規範。
需要深入定製的用戶可以聯繫我們的工程師進行進一步溝通！
本文作者：黃輝 | Memblaze 產品工程師
更多原創技術內容，請關注 Memblaze 微信公衆號。
