NAND FLASH是一种常见的外部存储设备，它具有非易失性、存储密度高等特性。相对于NOR FLASH而言，其容量大，价格低廉，读写速度都比较快，因而得到广泛应用。随着近年来SSD设备的兴起，NAND FLASH的容量变得越来越大，性能也越来越高。针对NAND FLASH的读写时间差异,成块写入和有限次数擦除等特性,人们提出了各种算法,包括坏块管理、块映射、磨损均衡等,以此来进一步提高NAND FLASH的性能及寿命。
与此同时，存储设备的带宽也一直是计算机系统的瓶颈之一，所以对NAND FLASH的带宽提升也成为最近人们研究的热点之一。从NAND FLASH的IO接口来说，接口本身的带宽已经可以达到400-600MB/s的速度。为了增大存储设备的容量，并充分利用NAND FLASH总线接口的带宽，一个NAND FLASH通道可能连接多个NAND FLASH die（或者称为LUN)。
从host过来的访问命令可能访问该通道上的任何一个die，而且新的存储协议都支持乱序执行，即从host过来的命令，我们可以以任意顺序执行并返回结果。因此，为了尽可能提高总带宽，在一个NAND FLASH通道对访问命令的调度会极大的影响带宽性能。
NAND FLASH主要有3种命令：1.擦除。它没有数据传输，完成一次擦除操作需要时间较长，大概在1-10毫秒这个量级；它的操作如下所示：
1）发送页写入命令0x60；
2）发送页地址；
3）发送要写入的数据；
4）发送写入确定命令0xD0；
5）检测忙信号；
2.编程。它至少有一页的数据传输（现在一页一般为16KB多），完成一次编程的操
作比擦除快大约在百微秒这个量级；
它的操作如下所示：
1）发送页写入命令0x80；
2）发送页地址；
3）发送要写入的数据；
4）发送写入确定命令0x10；
5）检测忙信号；
3. 页读。它有数据传输，数据传输量由host决定，有可能从512B到16KB不等。完成一次读操作在几十微秒这个量级。
1）发送页读取命令0x00；
2）发送页地址；
3）发送页读取确认命令0x30；
4）检测忙信号
同一通道的一次可以接收多条请求,我们对这些请求的调度应该使NAND FLASH的前后请求尽可能扩大交叠时间,以提高存储系统的吞吐量。每个请求的处理时间根据其类型分为三类:
A: 无需数据传输,如擦除操作和读状态操作.对于这类操作，我们应该使它们具有最高的优先级，以使同一通道内的多个DIE同时active起来。
B: 编程操作，执行前需要通过NAND FLASH总线将数据写入，需要占用大量的总线带宽.
C: 读数据操作.需要占用中等的总线带宽。
我们上面提到，对于A类操作，它们应该有最高的优先级。而对于B类操作和C类操作，我们可以通过自定义的方式调整他们的优先级（比如使用带权重的调度方案），不过根据我们自己的经验，令C类操作优先级高一些，会对整体性能的提高有帮助。
另外，对于读命令来说，它分为两个部分，
一个是命令阶段，只是给NAND FLASH die发送命令，通知它开始从FLASH阵列里读取数据到页缓存中，它只有简单几个命令和地址，并不传输数据，所以这个阶段属于A类操作，而不是C类操作。它跟擦除操作和读状态操作一样，都是高优先级的，尽快将这个命令发给NAND FLASH可以尽可能大地扩大交叠时间。
第二个是数据阶段，当NAND FLASH die结束读取以后，返回ready的status，这时host从页缓存中将数据读取出来，这涉及到数据传输，占用NAND FLASH总线，这个操作属于C类操作。
以上的调度策略可以初步解决多种命令类型占用NAND总线资源的调度问题。但与此同时，NAND FLASH die也是一个调度资源，多个命令可能访问同一个FLASH die，而NAND FLASH die在某一时刻只能服务一个命令。为此，我们需要为每个NAND FLASH die建立自己的一个状态机，它要追踪这个die的工作状态：这个die处于什么阶段？处于繁忙还是空闲？它执行的是哪类操作？它是否需要进行读状态操作？读状态操作返回的状态要如何进行解析？
因为每个NAND FLASH die只能服务一个操作，因此可以为每个die建立一个操作队列。当这个die处于空闲状态时，从操作队列中取出一个操作，申请占用NAND总线资源。在某一时刻，可能有多个die申请NAND总线资源，此时按照上述的调度策略根据命令类型来决定谁来占用NAND总线资源。当这个die处于繁忙状态时，则状态机处于等待状态，并不申请NAND总线资源。
另外，这个状态机还可以负责发起读状态操作。对于普通的读写擦操作，都是由Host发起的命令，但读状态操作需要由NAND FLASH控制器自己发起。因为每个命令执行的时间并不是绝对的，我们可能需要多次读状态，才会返回ready的状态。也就是说，读状态操作要根据NAND FLASH die反馈回来的状态来发起。这正适合由这个状态机来决定。从操作队列中取得一个读写擦命令，并将其发送给NAND FLASH die以后，等一段时间以后，这个状态机可以发起一个读状态操作，并申请占用NAND FLASH总线，等NAND FLASH返回状态以后，这个状态机负责判断NAND FLASH是否空闲。如果空闲，则从操作队列中取下一个读写擦命令。如果繁忙，则再等一段时间后，再发起读状态操作，直到NAND FLASH返回空闲状态。
综上所述，对于NAND FLASH命令的调度，可以通过下图的结构来表示：
图中有2种调度机制：
1. 四个FLASH die共享同一个总线，我们根据命令类型来进行调度。占用总线时间少的拥有更高优先级，这有利于扩大交叠时间。
2. 多个命令访问同一个NAND FLASH die。此时控制器针对每个die维护一个命令队列，同时针对这个die建立一个状态机用以维护这个die的状态，并发起读状态操作，以实现跟NAND FLASH的状态互动