如何（真正）在Linux中禁用NCQ

我在VHDL中实现了自己的串行ATA主机总线适配器（HBA），并将其编程到FPGA上。FPGA是可以用任何数字电路编程的芯片。它还配备了串行收发器，可为SATA或PCIe生成高速信号。

该SATA控制器支持SATA 6 Gb / s线速，并使用ATA-8 DMA-IN / OUT命令在设备之间最多传输32 MiB数据块。经验证，该设计可在最高速度下工作（例如，三星SSD 840 Pro-> 550 MiB / s以上）。

在对多个SSD和HDD设备进行了一些测试之后，我购买了一个新的Seagate 6 TB存档HDD（ST6000AS0002）。该HDD的读取性能高达190 MiB / s，但写入性能却只有30到40 MiB / s！

因此，我更深入地研究并测量了传输的帧（是的，在FPGA设计中是可能的）。据我所知，Seagate HDD已准备好一次接收传输的前32 MiB。传输速度最高为580 MiB / s。之后，HDD将剩余字节停顿800毫秒以上！然后，HDD准备接收下一个32 MiB，并再次停顿800 ms。1 GiB传输总共需要30秒钟以上，大约等于35 MiB / s。

我假设此HDD具有32 MiB写高速缓存，该高速缓存在突发周期之间刷新。小于32 MiB的数据传输不会显示此行为。

我的控制器使用DMA-IN和DMA-OUT命令来传输数据。我没有使用QUEUED-DMA-IN和QUEUED-DMA-OUT命令，它们由具有NCQ功能的AHCI控制器使用。在FPGA平台上添加AHCI和NCQ非常复杂，我的应用层不需要。

我想在我的Linux PC上重现这种情况，但是Linux AHCI驱动程序默认情况下启用了NCQ。我需要禁用NCQ，因此我找到了描述如何禁用NCQ的网站，但是它不起作用。

Linux PC的写入性能仍然达到190 MiB / s。

> dd if=/dev/zero of=/dev/sdb bs=32M count=32
1073741824 bytes (1.1 GB) copied, 5.46148 s, 197 MB/s

我认为上面的文章中有一个错误：将NCQ队列深度减少到1不会禁用NCQ。它仅允许OS使用一个队列。它仍然可以使用QUEUED-DMA-**命令进行传输。我需要真正禁用NCQ，以便驱动程序向设备发出DMA-IN / OUT命令。

所以这是我的问题：

1. 如何禁用NCQ？
2. 如果NCQ队列深度= 1，Linux的AHCI驱动程序是否使用QUEUED-DMA-**或DMA-**命令？
3. 我如何检查NCQ是否被禁用，因为/sys/block/sdX/device/queue_depth未在中报告更改dmesg？

感谢@frostschutz，我可以在没有NCQ功能的情况下测量Linux的写入性能。内核引导参数libata.force=noncq完全禁用了NCQ。

关于我的Seagate 6TB写入性能问题，速度没有变化。Linux仍可达到180 MiB / s。

但是后来我有了另一个主意：
Linux驱动程序不使用32 MiB块的传输。内核缓冲区要小得多，尤其是如果启用了具有32个队列的NCQ（32个队列* 32 MiB => 1 GiB AHCI缓冲区）。

因此，我用256 KiB传输和速度测试了我的SATA控制器，可以达到185 MiB / s。

因此，我想Seagate ST6000AS0002固件无法处理大型ATA突发传输。ATA标准最多允许65.536个逻辑块，等于32 MiB。

SMR-磁条录音

导致写入性能下降的另一种可能性可能是希捷在这些存档设备中使用的带磁条的磁记录技术。显然，我的FPGA实现触发了一种罕见的效果。