SkyByte-Sim

SkyByte 仓库模拟流程梳理

• SkyByte 是一个基于 MacSim (一个cycle-accurate的CPU/GPU模拟器) 扩展的 CXL-based SSD 模拟框架。它结合了：

• SkyByte-Sim：用于SSD/FTL层的模拟

入口点与命令行参数

文件: src/main.cc

​x
./macsim -b <baseline_config> -w <workload_config> [-t <setting_config>] -c <core_num> -o <terminal> -f <output_file> [-p] [-d] [-r]

• -w: workload配置文件

• -b: baseline配置文件

• -t: 额外设置配置文件 (可选)

• -c: 逻辑核心数

• -o: 状态输出重定向终端

• -f: 输出文件名

• -p: 打印时序模型

• -d: 仅DRAM模式

• -r: DRAM baseline模式

• -s: NAND类型选择 (SLC/MLC/TLC)

配置文件解析流程

Baseline配置文件解析 (第287-324行)

std::ifstream bconfig_file(baseline_config_filename);
// 解析以下参数: 
// - promotion_enable: 是否启用页面提升
// - write_log_enable: 是否启用写日志
// - tpp_enable: TPP策略启用
// - astriflash_enable:  Astriflash策略启用
// - t_policy: 线程调度策略 (RR/RANDOM/LOCALITY/FAIRNESS)
// - device_triggered_ctx_swt:  设备触发上下文切换
// - cs_threshold: 上下文切换阈值
// - ssd_cache_size_byte: SSD缓存大小
// - host_dram_size_byte: 主机DRAM大小

Workload配置文件解析 (第340-369行)

xxxxxxxxxx
std::ifstream wconfig_file(workload_config_filename);
// 解析以下参数:
// - trace_location: trace文件位置前缀
// - num_files: trace文件数量
// - num_initial_threads: 初始线程数
// - num_mark:  标记指令数
// - num_sim_threads: 模拟线程数
// - scale_factor: 时间缩放因子

Setting配置文件解析 (可选, 第374-406行)

xxxxxxxxxx
std::ifstream tconfig_file(setting_config_filename);
// 解析以下参数:
// - host_dram_size_byte:  覆盖主机DRAM大小
// - ssd_host_rate:  SSD与主机比率
// - cs_threshold: 上下文切换阈值
// - write_log_ratio: 写日志比率

模拟流程三阶段

• Phase 1

  • xxxxxxxxxx
    // 1. 初始化SSD
    ssd_init();
    
    // 2. 创建调度器
    ThreadScheduler scheduler_1(param. trace_filenames, ... );
    
    // 3. 创建并初始化MacSim模拟器
    macsim_c* sim_p = new macsim_c();
    sim_p->initialize(argc, argv);
    
    // 4. 运行prefill模式
    prefill_pass = true;
    while (sim_p->run_a_cycle_prefill())
        ;
    
    // 5. 收集预填充页面
    for (const auto& element : prefill_pages) {
        ordered_vector. push_back(element);
    }
    

• Phase 2

  • xxxxxxxxxx
    // 1. 初始化SSD
    ssd_init();
    
    // 2. 数据预填充
    for (auto page : ordered_vector) {
        bytefs_fill_data(page);
    }
    
    // 3. 创建调度器运行warmup
    ThreadScheduler scheduler_2(... );
    scheduler_2.startExecution();
    
    // 4. 等待完成并保存状态
    copy_dram_system(warmup_hint_data_file);
    if (tpp_enable) {
        copy_tpp_system(warmup_hint_data_file_tpp);
    }
    

• Phase 3

  • xxxxxxxxxx
    // 1. 恢复warmup状态
    replay_dram_system(warmup_hint_data_file);
    if (tpp_enable) {
        replay_tpp_system(warmup_hint_data_file_tpp);
    }
    
    // 2. 创建调度器
    ThreadScheduler scheduler(... );
    scheduler.startExecution();
    
    // 3. 创建并运行MacSim
    macsim_c* sim = new macsim_c();
    sim->initialize(argc, argv);
    
    // 4. 主模拟循环
    while (sim->run_a_cycle())
        ;
    
    // 5. 输出统计信息
    sim->stat_stalls(output_file);
    sim->finalize();
    print_stat();
    

MacSim核心初始化流程

文件: src/macsim.cc

macsim_c::initialize() 函数 (第711-781行):

主模拟循环 (run_a_cycle)

文件: src/macsim.cc (第867-1067行)

SSD模拟初始化 (ssd_init)

文件: src/SkyByte-Sim/ftl. cc (第1691-1762行)

xxxxxxxxxx
int ssd_init() {
    // 1. 初始化SSD参数
    ssd_init_params(spp);  // 页大小、块数、通道数等
    
    // 2. 初始化SSD内部架构
    ssd->ch = malloc(sizeof(ssd_channel) * spp->nchs);
    for (i = 0; i < spp->nchs; i++) {
        ssd_init_ch(&ssd->ch[i], spp);  // 初始化通道和LUN
    }
    
    // 3. 初始化超级块
    ssd->sb = malloc(sizeof(ssd_superblock) * spp->sb_per_ssd);
    for (i = 0; i < spp->sb_per_ssd; i++) {
        ssd_init_sb(&ssd->sb[i], spp);
    }
    
    // 4. 初始化映射表
    ssd_init_maptbl(ssd);
    ssd_init_rmap(ssd);
    
    // 5. 初始化GC
    bytefs_gc_init(ssd);
    ssd_init_write_pointer(ssd);
    
    // 6. 初始化队列
    ssd_init_queues(ssd);
    
    // 7. 初始化后端DRAM
    init_dram_backend(&(ssd->bd), TOTAL_SIZE, 0);
    
    // 8. 初始化缓存控制器
    dram_subsystem = new cache_controller(... );
    
    // 9. 启动服务线程
    bytefs_start_threads();
}

关键数据流