本发明涉及计算机，更具体的说是涉及一种dma描述符管理方法、系统、装置及可读存储介质。
背景技术：
1、目前，非易失性存储器(如ssd)已成为数据存储的主流。非易失性内存主机控制器规范(nvme)协议作为一种高效的数据传输协议，被广泛应用于主机与ssd之间的通信。为提高数据传输效率，同时减轻中央处理器(cpu)的负担，通常在nvme ssd中引入dma引擎，cpu为dma引擎设置dma描述符以指示有关dma引擎传输的信息。
2、然而，现有nvme协议实现机制中，dma描述符的获取和处理方式普通采用如下流程：1、cpu从本地内存读取队列命令后为其创建dma描述符，并将dma描述符存储于本地内存中。2、cpu通过总线访问dma描述符链地址寄存器，配置描述符地址，并在描述符创建完成后访问dma控制寄存器，触发dma使能信号，表示描述符已经配置好，dma引擎可以传输数据。3、dma引擎通过总线访问dma描述符地址，从本地内存中读取当前dma描述符内容，当dma描述符中的有效位置1时，根据dma描述符内容开始数据传输。4、dma引擎在读取当前dma描述符后，还会读取描述符链中的下一个dma描述符，检查dma描述符是否有效后，再决定是否进行传输。5、当前dma描述符传输行为完成后，dma引擎向本地内存回写dma描述符，将dma完成标志位拉起，完成dma的数据传输，cpu检查dma状态寄存器的完成标志位获得dma传输完成的消息。
3、在上述dma描述符的获取和处理方式中，cpu需要频繁通过总线访问dma寄存器，向dma发送传输信息，这增加了总线占用率，同时可能导致内存带宽的饱和，影响数据传输效率和性能。另一方面，dma引擎也要频繁通过总线获取描述符信息，并且只有读取到描述符有效位置1后，才会开启数据传输。此外，dma引擎还会读取描述符链中当前描述符的下一个描述符，如果描述符无效，则dma引擎进入休眠阶段，此过程也会占用总线资源，影响系统整体性能。
技术实现思路
1、针对以上问题，本发明的目的在于提供一种dma描述符管理方法、系统、装置及可读存储介质，采用队列结构直接将有效的提交队列id和命令id配置给dma引擎，同时引入平衡搜索树管理描述符策略和预取描述符机制，可实现对存储访问的高效管理和优化，减小总线占用率，提高系统整体性能。
2、本发明为实现上述目的，通过以下技术方案实现：
3、第一方面，本发明公开了一种dma描述符管理方法，包括：
4、从主机内存中获取命令队列，提取命令队列中待处理命令的提交队列id和命令id；
5、根据提交队列id和命令id在本地内存中获取对应的描述符信息，基于描述符信息，利用描述符模版生成dma描述符；
6、将dma描述符作为节点插入平衡搜索树中，并更新平衡搜索树；
7、对于命令队列中待执行的命令，根据该命令的提交队列id和命令id在平衡搜索树中检索到相应的dma描述符，并存储到dma分配队列中；
8、在dma分配队列中依次提取dma描述符，根据提取的dma描述符执行主机内存与本地内存之间的数据传输；
9、数据传输完成后，更新dma描述符的状态。
10、进一步，所述根据提交队列id和命令id在本地内存中获取对应的描述符信息，基于描述符信息，利用描述符模版生成dma描述符，包括：
11、根据提交队列id和命令id在本地内存中获取对应的描述符信息，并存储至描述符缓存区；
12、在描述符缓存区中，利用描述符模板整理描述符信息，生成dma描述符；
13、所述dma描述符包括：提交队列id、命令id、主机内存地址、本地内存地址、dma传输方向、dma传输大小、dma有效位和dma完成位。
14、进一步，所述将dma描述符作为节点插入平衡搜索树中，并更新平衡搜索树，包括：
15、根据dma描述符生成一个平衡搜索树的新节点，将提交队列id和命令id的组合作为新节点的索引关键值，将主机内存地址和本地内存地址的组合作为新节点的索引结构，并为新节点设置指向左右节点的指针；
16、在平衡搜索树中，从根节点开始，根据排序准则比较当前节点与新节点的dma描述符；如果当前节点没有子节点，将新节点作为该节点的子节点，并插入新节点；
17、插入新节点后，更新所有节点平衡因子；
18、判断每个节点的是否平衡因子绝对值大于1；
19、若是，则对相应的节点进行左旋或右旋操作以恢复平衡。
20、进一步，所述对于命令队列中待执行的命令，根据该命令的提交队列id和命令id在平衡搜索树中检索到相应的dma描述符，并存储到dma描述符队列中，包括：
21、对于命令队列中待执行的命令，提取该命令的提交队列id和命令id；
22、在平衡搜索树，利用该命令的提交队列id和命令id作为索引关键值搜索节点；搜索到对应的节点后，根据该节点的索引结构定位到目标数据在内存中的位置信息；
23、提取该节点的dma描述符，并将dma描述符的dma有效位置1，进行dma描述符的更新；
24、将更新后的dma描述符发送至dma缓冲区，并存储到dma分配队列中。
25、进一步，所述dma分配队列设置有头指针和尾指针；当dma描述符写入dma缓冲区时，将相关的提交队列id和命令id加入dma分配队列，并对尾指针加1，表示有新的dma描述符等待配置；当提取头指针对应的dma描述符时，从dma分配队列中取出相应的提交队列id和命令id，并对头指针加1；当头指针与尾指针相等时，当前dma分配队列没有需要分配的提交队列id和命令id。
26、进一步，所述在dma分配队列中依次提取dma描述符，根据提取的dma描述符执行主机内存与本地内存之间的数据传输，包括：
27、在dma分配队列中依次提取提交队列id和命令id和对应的dma描述符，根据dma描述符主机内存地址、本地内存地址进行数据定位，并进行机内存与本地内存之间的数据传输。
28、进一步，所述数据传输完成后，更新dma描述符的状态，包括：
29、数据传输完成后，将dma描述符中的dma完成位置1；
30、将该dma描述符对应的节点从平衡搜索树中删除，并释放该dma描述符在描述符缓存区中的空间。
31、第二方面，本发明还公开了一种dma描述符管理系统，包括：dma控制器、主机内存和本地内存，dma控制器分别与主机内存和本地内存数据连接；
32、所述dma控制器包括：预处理模块、描述符管理器、描述符缓存区、dma缓冲区、命令管理模块、智能调度模块和dma引擎；
33、预处理模块，用于从主机内存中获取命令队列，提取命令队列中待处理命令的提交队列id和命令id，根据提交队列id和命令id在本地内存中获取对应的描述符信息，并存储至描述符缓存区；
34、描述符缓存区内设置有描述符模板，用于基于描述符信息，利用描述符模版生成dma描述符；
35、描述符管理器中设有平衡搜索树，用于从描述符缓存区提取dma描述符，将dma描述符作为节点插入平衡搜索树中，并更新平衡搜索树；还用于获取命令队列中待执行的命令，根据该命令的提交队列id和命令id在平衡搜索树中检索到相应的dma描述符，并存储到dma缓冲区；
36、dma缓冲区中设有dma分配队列，所述dma分配队列由描述符管理器和命令管理模块维护，以指示当前有效的dma描述符；
37、dma引擎，用于在dma分配队列中依次提取dma描述符，根据提取的dma描述符执行主机内存与本地内存之间的数据传输；
38、dma控制器，用于数据传输完成后，更新dma描述符的状态；
39、智能调度模块，用于根据当前的系统负载、数据传输需求和描述符缓存区的使用情况等因素，动态调整描述符的缓存和预处理策略；结合cpu使用情况和系统负载，选择时机向cpu发送中断。
40、第三方面，本发明还公开了一种dma描述符管理装置，包括：
41、存储器，用于存储dma描述符管理程序；
42、处理器，用于执行所述dma描述符管理程序时实现如上文任一项所述dma描述符管理方法的步骤。
43、第四方面，本发明还公开了一种可读存储介质，所述可读存储介质上存储有dma描述符管理程序，所述dma描述符管理程序被处理器执行时实现如上文任一项所述dma描述符管理方法的步骤。
44、对比现有技术，本发明有益效果在于：
45、1、本发明根据sqid+cid信息，预先获取描述符至描述符缓冲区中，减少了cpu访问总线与dma寄存器交互及dma引擎通过总线读取描述符的时间，可降低总线占用率，有效预防内存带宽饱和的情况发生。
46、2、本发明利用平衡搜索树管理dma描述符，可快速插入、查找和删除描述符，实现了高效的描述符管理机制。根据索引映射可快速定位本地内存地址，开启数据传输，降低了cpu的占用率，提高了数据传输效率。
47、3、本发明通过在dma缓冲区中维护队列结构，利用头尾指针来表示sqid+cid的有效性，避免了dma引擎读取描述符有效位确认描述符有效性的时间，减小了传输延迟。
48、4、本发明能够根据当前的系统状态和cpu的空闲情况，决定是否立即通知cpu或将其放入一个待处理队列中,避免了不必要的cpu中断，进一步降低cpu的利用率。
49、由此可见，本发明与现有技术相比，具有突出的实质性特点和显著的进步，其实施的有益效果也是显而易见的。
1.一种dma描述符管理方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的dma描述符管理方法，其特征在于，所述根据提交队列id和命令id在本地内存中获取对应的描述符信息，基于描述符信息，利用描述符模版生成dma描述符，包括：
3.根据权利要求2所述的dma描述符管理方法，其特征在于，所述将dma描述符作为节点插入平衡搜索树中，并更新平衡搜索树，包括：
4.根据权利要求3所述的dma描述符管理方法，其特征在于，所述对于命令队列中待执行的命令，根据该命令的提交队列id和命令id在平衡搜索树中检索到相应的dma描述符，并存储到dma描述符队列中，包括：
5.根据权利要求4所述的dma描述符管理方法，其特征在于，所述dma分配队列设置有头指针和尾指针；当dma描述符写入dma缓冲区时，将相关的提交队列id和命令id加入dma分配队列，并对尾指针加1，表示有新的dma描述符等待配置；当提取头指针对应的dma描述符时，从dma分配队列中取出相应的提交队列id和命令id，并对头指针加1；当头指针与尾指针相等时，当前dma分配队列没有需要分配的提交队列id和命令id。
6.根据权利要求5所述的dma描述符管理方法，其特征在于，所述在dma分配队列中依次提取dma描述符，根据提取的dma描述符执行主机内存与本地内存之间的数据传输，包括：
7.根据权利要求6所述的dma描述符管理方法，其特征在于，所述数据传输完成后，更新dma描述符的状态，包括：
8.一种dma描述符管理系统，其特征在于，包括：dma控制器、主机内存和本地内存，dma控制器分别与主机内存和本地内存数据连接；
9.一种dma描述符管理装置，其特征在于，包括：
10.一种可读存储介质，其特征在于：所述可读存储介质上存储有dma描述符管理程序，所述dma描述符管理程序被处理器执行时实现如权利要求1至7任一项所述的dma描述符管理方法的步骤。
