如何利用PCIe技术优化企业SSD系统…
2013-10-19 02:38
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2011年11月04日03:00 it168网站原创 作者:Akber Kazmi 编译:杨捷 编辑:曾智强 评论:0条
【IT168 技术】固态硬盘(SSDs)已经成为企业、数据中心和云设备必不可少的组成部分。而整个行业又把
PCIe作为SSD模块、子系统和系统的主要接口。
PCIe技术
PCIe
内联技术在高科技产品市场已被广泛熟知和了解,而且它的购买渠道众多,使用也已很普及。而对于那些还不太熟悉PCIe的人们而言,他们知道的PCIe就是10年前发明的一项用于芯片和芯片间互联的技术,取代了被称为PCI的平行主总线,还知道PCIe的各种衍生品和后续产品以及它们增加了主总线宽度和频率。
PCIe
是一个系列的、有差别的、基于数据包的无损协议,它在物理,链接和处理层有很多特性,因此能激活端对端连接,并实现连接故障复原。协议的具体内容是在PCIe
机电协议的基础上补充完成的,能提供标准的连接器和信号质量。 PCIe协议可与以前的PCI系统软件和应用程序完全兼容。
它的第一代产品被称为Gen1,是一个传输速度为2.5
GT/s的串行双向接口,后来速度提高到了5.0GT/s(Gen2),最后到了8GT/s(Gen3)。
PCI-SIG论坛已经在讨论让Gen4的速度达到16GT/s。PCIe的魅力之处在于设计者可将2个、4个、8个或16个PCIe
线路集成到一个数据端口。还有一点对于设计者来说也同等重要,就是PCIe 所有的Gen2 和
Gen3端口在速度上都能和之前的产品兼容。PCIe Gen3芯片和Gen3电路板现在都可以买到了,而PCIe
Gen3的最终产品有望于2012年上半年面世。如果按照过去产品更新换代的速度来推算,Gen4产品将很可能在2015年面世。
保障产品性能、可靠性、可服务性的几大特点
PCIe 交换机的规格有多种——从3个到96个线路,以及从3个至24个端口,而且其中每个端口都可以实现1×,2×,4×和8×线宽,有些卖家甚至推出了16×线宽。其中一些交换机的带宽有非常强的可塑性。一个Gen3单线宽端口的速度是1GB/s,而一个16线端口每个方向的容量都达到了16GB。
为了丰富产品以满足市场的不同需求,PCIe
交换器生产商们对产品进行了不断的创新,使产品使用更简便、性能更高、具备失效备援、故障识别、故障隔离以及现场升级功能。芯片的众多特性,比如用于数据传输的直接内存存取(DMA)功能,失效备援时的非透明桥接功能,点对点通讯功能,用于现场升级的热插拔功能,为了保持数据完整性的错误检查/恢复功能,以及为保证传输稳定在分配内部缓冲区时的灵活性,使PCIe
交换器具备了实现上述优化和功能的可能性。
企业SSD系统设计的挑战
由于SSD是高性能企业和数据中心应用程序选用的专门存储媒介,所以现在PCIe在SSDs中发挥的作用变得更加重要。然而,低价位的非易失性存储器(NVMs)
耐久性有限,而且因为生产技术也在不断更新,因此制造了巨大的挑战。包括:耐久性,可靠性,数据完整性,可扩展性以及带宽,性能和解决方案的成本。系统设计者们已经为每个目标应用程序找到了平衡成本/性能的方法。
实现平衡的方法如下:
• 选择正确的SSD控制器功能和性能;
• 选择最佳的存储器类型混合方式—单层式存储(SLC)和多层式存储(MLC);
• 选用非易失性存储器;以及
• 选用内部互联技术,比如PCIe。
行业内的“殊途同归”
业内已经将PCIe(总线和接口标准)作为统一的内部互联技术用于企业SSD(固态硬盘)的应用程序了。事实上,由行业领头企业结成的小组在年初已经通过了一项名为NVMExpress或NVMe的规范,该规范中选择PCIe作为内部互联技术来提供克服上述挑战所需的性能。
此外,一个由10名成员组成的委员会已经开始着手制定一项基于 PCIe(SOP)的SCSI协议,
以便充分利用PCIe的技术优势。不仅如此,另外一个由存储行业领头人组成的团体也于近期宣称,他们将在下一代SATA规范,即SATAExpress中使用PCIe作为内部互联标准。
行业达成此种一致的原因在于,现在的PCIe内部互联标准适用于所有主流的CPU设备,因此在具备广泛实用性,更短的延迟、更低成本的同时,还能提供所有必要的性能。并且,通过PCIe主机接口,所有IO控制设备,如SASA、光纤通道(FC)和以太网的广泛实用性也对助推了这种“同归”趋势。
【IT168 技术】固态硬盘(SSDs)已经成为企业、数据中心和云设备必不可少的组成部分。而整个行业又把
PCIe作为SSD模块、子系统和系统的主要接口。
PCIe技术
PCIe
内联技术在高科技产品市场已被广泛熟知和了解,而且它的购买渠道众多,使用也已很普及。而对于那些还不太熟悉PCIe的人们而言,他们知道的PCIe就是10年前发明的一项用于芯片和芯片间互联的技术,取代了被称为PCI的平行主总线,还知道PCIe的各种衍生品和后续产品以及它们增加了主总线宽度和频率。
PCIe
是一个系列的、有差别的、基于数据包的无损协议,它在物理,链接和处理层有很多特性,因此能激活端对端连接,并实现连接故障复原。协议的具体内容是在PCIe
机电协议的基础上补充完成的,能提供标准的连接器和信号质量。 PCIe协议可与以前的PCI系统软件和应用程序完全兼容。
它的第一代产品被称为Gen1,是一个传输速度为2.5
GT/s的串行双向接口,后来速度提高到了5.0GT/s(Gen2),最后到了8GT/s(Gen3)。
PCI-SIG论坛已经在讨论让Gen4的速度达到16GT/s。PCIe的魅力之处在于设计者可将2个、4个、8个或16个PCIe
线路集成到一个数据端口。还有一点对于设计者来说也同等重要,就是PCIe 所有的Gen2 和
Gen3端口在速度上都能和之前的产品兼容。PCIe Gen3芯片和Gen3电路板现在都可以买到了,而PCIe
Gen3的最终产品有望于2012年上半年面世。如果按照过去产品更新换代的速度来推算,Gen4产品将很可能在2015年面世。
保障产品性能、可靠性、可服务性的几大特点
PCIe 交换机的规格有多种——从3个到96个线路,以及从3个至24个端口,而且其中每个端口都可以实现1×,2×,4×和8×线宽,有些卖家甚至推出了16×线宽。其中一些交换机的带宽有非常强的可塑性。一个Gen3单线宽端口的速度是1GB/s,而一个16线端口每个方向的容量都达到了16GB。
为了丰富产品以满足市场的不同需求,PCIe
交换器生产商们对产品进行了不断的创新,使产品使用更简便、性能更高、具备失效备援、故障识别、故障隔离以及现场升级功能。芯片的众多特性,比如用于数据传输的直接内存存取(DMA)功能,失效备援时的非透明桥接功能,点对点通讯功能,用于现场升级的热插拔功能,为了保持数据完整性的错误检查/恢复功能,以及为保证传输稳定在分配内部缓冲区时的灵活性,使PCIe
交换器具备了实现上述优化和功能的可能性。
企业SSD系统设计的挑战
由于SSD是高性能企业和数据中心应用程序选用的专门存储媒介,所以现在PCIe在SSDs中发挥的作用变得更加重要。然而,低价位的非易失性存储器(NVMs)
耐久性有限,而且因为生产技术也在不断更新,因此制造了巨大的挑战。包括:耐久性,可靠性,数据完整性,可扩展性以及带宽,性能和解决方案的成本。系统设计者们已经为每个目标应用程序找到了平衡成本/性能的方法。
实现平衡的方法如下:
• 选择正确的SSD控制器功能和性能;
• 选择最佳的存储器类型混合方式—单层式存储(SLC)和多层式存储(MLC);
• 选用非易失性存储器;以及
• 选用内部互联技术,比如PCIe。
行业内的“殊途同归”
业内已经将PCIe(总线和接口标准)作为统一的内部互联技术用于企业SSD(固态硬盘)的应用程序了。事实上,由行业领头企业结成的小组在年初已经通过了一项名为NVMExpress或NVMe的规范,该规范中选择PCIe作为内部互联技术来提供克服上述挑战所需的性能。
此外,一个由10名成员组成的委员会已经开始着手制定一项基于 PCIe(SOP)的SCSI协议,
以便充分利用PCIe的技术优势。不仅如此,另外一个由存储行业领头人组成的团体也于近期宣称,他们将在下一代SATA规范,即SATAExpress中使用PCIe作为内部互联标准。
行业达成此种一致的原因在于,现在的PCIe内部互联标准适用于所有主流的CPU设备,因此在具备广泛实用性,更短的延迟、更低成本的同时,还能提供所有必要的性能。并且,通过PCIe主机接口,所有IO控制设备,如SASA、光纤通道(FC)和以太网的广泛实用性也对助推了这种“同归”趋势。
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