命名空间管理 - 📚 第 4 章：Data Structures（数据结构） (第140页)
我们现在进入 《NVM Express® Base Specification, revision 2.0b》第129页 的内容，正式进入 第 4 章：数据结构（Data Structures），这一章节对于理解 NVMe 控制器与主机之间的数据交互非常关键。我们将重点解析 PRP（Physical Region Page）条目与列表 的定义与布局，并说明其在数据传输过程中的作用。
📚 第 4 章：Data Structures（数据结构）
✳️ 本章概览：
描述 NVMe 协议中用于主机与控制器交互的数据结构，特别是用于传输数据时的缓冲区地址表示机制。
📦 4.1 Data Layout（数据布局）
✅ 核心机制之一：PRP（Physical Region Page）
📌 一、PRP Entry（物理页条目）
🧩 PRP 的作用：
- PRP 是主机与控制器之间实现高效 DMA（直接内存访问）数据传输的核心机制。
- 它是一种类似 scatter-gather（分散-聚集） 的地址机制：
- 主机提供多个内存页的物理地址
- 控制器按需读取或写入对应地址的数据
🏗️ PRP Entry 布局（Figure 108 + Figure 109）
| 字段 | 位宽 | 说明 |
|---|---|---|
| Page Base Address + Offset | 64 bits | 指向物理页的地址，含页内偏移 Offset |
注意：Offset 的位宽由内存页大小决定（取决于 CC.MPS 的设置）
例如： - 若页大小为 4 KiB，Offset = bits 11:0； - 若页大小为 8 KiB，Offset = bits 12:0； - dword 对齐要求：Offset 的低两位（bits 1:0）必须为 00b。
⚠️ 控制器行为说明：
- 控制器 不强制校验 Offset 对齐，但可能返回
PRP Offset Invalid错误； - 即便不报错，也会将低两位视为 00b。
✅ 使用场景说明：
- 若 PRP 条目是第一个地址或 PRP List 指针，则 Offset 可非 0；
- 否则，Offset 必须为 0（如用于列表中的后续条目）。
📑 二、PRP List（PRP 列表）
🧩 定义：
- PRP List 是多个 PRP 条目的集合，通常用于数据传输量较大、单条命令无法携带全部地址时。
- PRP List 自身也是一页连续内存，每个条目为一个 PRP Entry。
🧷 关键行为：
- 命令中若已使用一个或两个 PRP Entry（通过 PRP1 和 PRP2），则 PRP List 中不再重复这些内容；
- 当需要 多个 PRP List 内存页 时，在每个列表末尾放置一个 “下一页 PRP List”的指针，构成链表。
🖼️ PRP List 内存结构图（Figure 110）
用于表示 物理连续的内存页：
PRP Entry 0: Page Base Address p ← 指向页 p
PRP Entry 1: Page Base Address p+1 ← 指向页 p+1
...
PRP Entry q: Page Base Address p+q ← 指向页 p+q
每个 Entry 指向一个物理页，每个页紧邻上一个页。
🧠 总结与教学关键点：
| 概念 | 说明 |
|---|---|
| PRP Entry | 64-bit 地址结构，包含物理页地址和页内偏移；作为 PRP1、PRP2 或 PRP List 项 |
| Offset | Offset 部分用于首地址，非首项需置 0；需 dword 对齐 |
| PRP List | 当数据量较大时，用于扩展地址列表，每页中多个 PRP Entry 描述物理页 |
| PRP List 链接机制 | 每页最后一个 PRP Entry 可指向下一个 PRP List 的地址，实现多页扩展 |
| 控制器校验 | 控制器不强制校验 Offset，但可能返回错误或自动对齐处理 |
如果你想继续深入解析 Figure 111：非连续物理页的 PRP List 结构，或想系统学习 SGL（Scatter Gather List） 与 PRP 的区别与适用场景，我可以继续带你逐页学习与比较。
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