nvme doorbell机制

https://nvmexpress.org/wp-content/uploads/2013/04/FMS-2012-How-the-Streamlined-Architecture-of-NVM-Express-Enables-High-Performance-PCIe-SSDs.pdf

https://www.flashmemorysummit.com/English/Collaterals/Proceedings/2013/20130812_PreConfD_Marks.pdf

SQ/CQ中的”Q”,是Queue，队列的意思，无论SQ还是CQ，都是队列，并且是环形队列。队列有几要素，除了队列深度，队列内容，还有两个重要的，就是队列的头（Head）和尾巴（Tail）。大家都排过队，你加入队伍的时候，都是站到队伍的最后，如果你插队，蛋蛋就会鄙视你。队伍最前头的那个，正在被服务或者等待被服务，一旦完成，就离开队伍。队列的头尾很重要，头决定谁会被马上服务，尾巴决定了新来的人站的位置。
DB，就是用来记录了一个SQ或者CQ的Head和Tail。每个SQ或者CQ，都有两个对应的DB: Head DB和Tail DB。DB是在SSD端的寄存器，记录SQ和CQ的头和尾巴的位置。

上面是一个队列的生产/消费模型。生产者往队列的Tail写入东西，消费者往队列的Head取出东西。对一个SQ来说，它的生产者是Host，因为它往SQ的Tail位置写入命令，消费者是SSD，因为它往SQ的Head取出指令执行；对一个CQ来说，刚好相反，生产者是SSD，因为它往CQ的Tail写入命令完成信息，消费者则是Host，它从CQ的Head取出命令完成信息。

举个例子，看图说话.

1. 开始假设SQ1和CQ1是空的，Head = Tail = 0.
   

2. 这个时候，Host往SQ1中写入了三个命令，SQ1的Tail则变成3。 Host在往SQ1写入三个命令后，同时漂洋过海去更新SSD Controller端的SQ1 Tail DB寄存器，值为3。Host更新这个寄存器的同时，也是在告诉SSD Controller：有新命令了，需要你去取。

3. SSD Controller收到通知后，于是派人去SQ1把3个命令都取回来执行。SSD把SQ1的三个命令都消费了，SQ1的Head从而也调整为3，SSD Controller会把这个Head值写入到本地的SQ1 Head DB寄存器。

4. SSD执行完了两个命令，于是往CQ1中写入两个命令完成信息，同时更新CQ1对应的Tail DB 寄存器，值为2。SSD并且发消息给Host：有命令完成，请注意查看。

5. Host收到SSD的短信通知，于是从CQ1中取出那两条完成信息处理。处理完毕，Host又漂洋过海的往CQ1 Head DB寄存器中写入CQ1的head，值为2。

看完这个例子，又重温了一下命令处理流程。之前我们也许只记住了命令处理需要8步（距离曹植一步之遥），看完上面的例子，我们应该对命令处理流程有个更深入具体的认识。

那么，DB在命令处理流程中起了什么作用呢？

首先，如前所示，它记住了SQ和CQ的头和尾。对SQ来说，SSD是消费者，它直接和队列的头打交道，很清楚SQ的头在哪里，所以SQ head DB由SSD自己维护；但它不知道队伍有多长，尾巴在哪，后面还有多少命令等待执行，相反，Host知道，所以SQ Tail DB由Host来更新。SSD结合SQ的头和尾，就知道还有多少命令在SQ中等待执行了。对CQ来说，SSD是生产者，它很清楚CQ的尾巴在哪里，所以CQ Tail DB由自己更新，但是SSD不知道Host处理了多少条命令完成信息，需要Host告知，因此CQ Head DB由Host更新。SSD根据CQ的头和尾，就知道CQ能不能以及能接受多少命令完成信息。

DB的另外一个作用，就是通知作用：Host更新SQ Tail DB的同时，也是在告知SSD有新的命令需要处理；Host更新CQ Head DB的同时，也是在告知SSD，你返回的命令完成状态信息我已经处理，同时表示谢意。

这里有一个对Host不公平的地方，Host对DB只能写，还仅限于写SQ Tail DB和CQ Head DB，不能读取DB。蛋蛋突然想唱首歌：

我俩太不公平
爱和恨全由你操纵
可今天我已离不开你
不管你爱不爱我

Host就是这样痴情。在这个限制下，我们看看Host是怎样维护SQ和CQ的。SQ的尾巴没有问题，Host是生产者，对新命令来说，它清楚自己应该站在队伍哪里。但是Head呢？SSD在取指的时候，是偷偷进行的，Host对此毫不知情。Host发了取指通知后，它并不清楚SSD什么时候去取命令，取了多少命令。怎么破？机智如你，如果是你，你会怎么做？山人自有妙计。给个提示：

这是什么鬼东西？这是SSD往CQ中写入的命令完成状态信息（16字节）。

是的，SSD往CQ中写入命令状态信息的同时，还把SQ Head DB的信息告知了Host！！这样，Host对SQ中Head和Tail的信息都有了，轻松玩转SQ。

CQ呢？Host知道Head，不知道Tail。那怎么能知道Tail呢？思路很简单，既然你SSD知道，那你告诉我呗！SSD怎么告诉Host呢？还是通过SSD返回命令状态信息中。哈哈，看到上图中的“P”吗？干什么用，做标记用。

具体是这样的：一开始CQ中每条命令完成条目中的”P” bit初始化为0，SSD在往CQ中写入命令完成条目时，会把”P”写成1。记住一点，CQ是在Host端的内存中，Host可以检查CQ中的所有内容，当然包括”P”了。Host记住上次的Tail，然后往下一个一个检查”P”，就能得出新的Tail了。就是这样。

最后，给大宝做个小结：

1. DB在SSD Controller端，是寄存器
2. DB记录着SQ和CQ的Head和Tail
3. 每个SQ或者CQ有两个DB: Head DB 和Tail DB
4. Host只能写DB，不能读DB
5. Host通过SSD往CQ中写入的命令完成状态获取Head或者Tail