Entwodiksyon nan SSD. Pati 2. Entèfas

В dènye pati sik "Entwodiksyon nan SSD" nou te pale sou istwa a nan aparans nan disk. Dezyèm pati a pral di sou interfaces yo pou kominike avèk kondui yo.

Kominikasyon ant processeur a ak periferik fèt dapre konvansyon predefini yo rele interfaces. Akò sa yo kontwole nivo fizik ak lojisyèl entèraksyon.

Entèfas - yon seri mwayen, metòd ak règ entèraksyon ant eleman nan sistèm nan.

Aplikasyon fizik yon koòdone afekte paramèt sa yo:

• debi kanal kominikasyon an;
• kantite maksimòm aparèy konekte ansanm;
• kantite erè ki rive.

Disk interfaces yo bati sou I/O pò, ki se opoze a memwa I/O epi li pa pran espas nan espas adrès processeur a.

Pò paralèl ak seri

Dapre metòd echanj done, pò I / O yo divize an de kalite:

• paralèl;
• konsistan.

Kòm non an implique, pò paralèl la voye yon mo machin nan yon moman, ki fòme ak plizyè Bits. Yon pò paralèl se fason ki pi fasil pou fè echanj done, paske li pa mande pou solisyon sikwi konplèks. Nan ka ki pi senp la, yo voye chak ti moso nan mo machin lan sou pwòp liy siyal li yo, epi yo itilize de liy siyal sèvis pou fidbak: Done pare и Done aksepte.

Pò paralèl, nan premye gade, echèl byen: plis liy siyal - plis Bits yo transmèt nan yon moman ak, Se poutèt sa, pi wo debi. Sepandan, akòz ogmantasyon nan kantite liy siyal, entèferans rive ant yo, ki mennen ale nan deformation nan mesaj yo transmèt.

Pò seri yo se opoze a paralèl. Done yo voye yon ti jan nan yon moman, ki diminye kantite total liy siyal yo, men konplike kontwolè I / O. Kontwolè transmetè a resevwa mo machin lan nan yon moman epi li dwe transmèt yon ti jan nan yon moman, ak kontwolè reseptè a nan vire dwe resevwa ti moso yo epi estoke yo nan menm lòd la.

Yon ti kantite liy siyal pèmèt ou ogmante frekans transmisyon mesaj san entèferans.

SCSI

Small Computer Systems Interface (SCSI) te parèt tounen nan 1978 e li te orijinal fèt pou konbine aparèy divès kalite pwofil nan yon sèl sistèm. Spesifikasyon SCSI-1 bay pou koneksyon jiska 8 aparèy (ansanm ak kontwolè a), tankou:

• eskanè;
• kondui kasèt (streamers);
• kondui optik;
• kondui disk ak lòt aparèy.

SCSI te okòmansman rele Shugart Associates System Interface (SASI), men komite estanda a pa ta apwouve yon non apre konpayi an, epi apre yon jou nan brase lide, non Small Computer Systems Interface (SCSI) te fèt. "Papa" SCSI a, Larry Boucher, te gen entansyon pwononse akwonim nan "sexy", men Dal Allan li "sсuzzy" ("di"). Imedyatman, pwononsyasyon "di" te byen etabli nan estanda sa a.

Nan tèminoloji SCSI, aparèy konekte yo divize an de kalite:

• inisyatè;
• aparèy sib.

Inisyatè a voye yon lòd nan aparèy la sib, ki Lè sa a, voye yon repons bay inisyatè a. Inisyatè yo ak objektif yo konekte nan yon otobis SCSI komen, ki gen yon Pleasant 1 MB / s nan estanda SCSI-5 la.

Topoloji "otobis komen" yo itilize a enpoze yon kantite restriksyon:

• nan pwent bis la, yo bezwen aparèy espesyal - terminateur;
• bandwidth otobis yo pataje pami tout aparèy;
• Kantite maksimòm aparèy konekte ansanm limite.

Aparèy nan bis la idantifye pa yon nimewo inik yo rele ID sib SCSI. Chak inite SCSI nan sistèm nan reprezante pa omwen yon aparèy lojik, ki adrese pa yon nimewo inik nan aparèy fizik la. Nimewo Inite Lojik (LUN).

Kòmandman nan SCSI yo voye nan fòm lan blòk deskripsyon lòd (Blòk deskriptè kòmand, CDB), ki fòme ak yon kòd operasyon ak paramèt lòd. Estanda a dekri plis pase 200 kòmandman, divize an kat kategori:

• Obligatwa — dwe sipòte pa aparèy la;
• Si ou vle - ka aplike;
• Espesifik machann - itilize pa yon manifakti espesifik;
• Obsolete - kòmandman demode.

Pami kòmandman yo anpil, sèlman twa nan yo obligatwa pou aparèy:

• INITE TÈS PARE — tcheke preparasyon pou aparèy la;
• DEMANDE SANS — mande kòd erè kòmandman anvan an;
• INQUIRY — mande karakteristik prensipal yo nan aparèy la.

Apre li fin resevwa ak trete kòmandman an, aparèy sib la voye yon kòd estati bay inisyatè a, ki dekri rezilta ekzekisyon an.

Plis amelyorasyon nan SCSI (SCSI-2 ak Ultra SCSI espesifikasyon) elaji lis la nan kòmandman itilize ak ogmante kantite aparèy konekte jiska 16, ak pousantaj echanj done sou otobis la jiska 640 MB / s. Depi SCSI se yon koòdone paralèl, ogmante frekans echanj done yo te asosye ak yon diminisyon nan longè maksimòm kab la epi li te mennen nan deranjman nan itilize.

Kòmanse ak estanda Ultra-3 SCSI, sipò pou "branche cho" te parèt - konekte aparèy lè pouvwa a sou.

Premye SCSI SSD li te ye a se M-Systems FFD-350, ki te pibliye an 1995. Disk la te gen yon gwo pri epi li pa te lajman itilize.

Kounye a, paralèl SCSI se pa yon koòdone ki gen kapasite popilè, men seri a se toujou aktivman itilize nan USB ak SAS interfaces.

ATA/PATA

koòdone ATA (Atachman Teknoloji Avanse), ke yo rele tou HOOF (Paralèl ATA) te devlope pa Western Digital an 1986. Non maketing pou estanda IDE a (Eng. Integrated Drive Elektwonik - "elektwonik ki bati nan kondwi a") te mete aksan sou yon inovasyon enpòtan: te kontwolè kondwi a entegre nan kondwi a, epi li pa sou yon tablo ekspansyon separe.

Desizyon an pou mete kontwolè a andedan kondwi a rezoud plizyè pwoblèm nan yon fwa. Premyèman, distans ki soti nan kondwi a kontwolè a diminye, ki afekte pozitivman pèfòmans nan kondwi a. Dezyèmman, kontwolè a bati-an te "file" sèlman pou yon sèten kalite kondwi epi, kòmsadwa, li te pi bon mache.

ATA, tankou SCSI, sèvi ak yon metòd I/O paralèl, ki reflete nan câbles yo itilize. Konekte kondui lè l sèvi avèk koòdone IDE a mande pou 40-debaz câbles, yo rele tou câbles plat. Espesifikasyon ki pi resan yo sèvi ak souch 80-fil, plis pase mwatye nan yo se bouk tè pou diminye entèferans nan frekans segondè.

Gen de a kat konektè sou kab ATA a, youn nan ki konekte ak mèr la, ak rès la nan kondui yo. Lè w konekte de aparèy nan yon sèl bouk, youn nan yo dwe configuré kòm Mèt, ak dezyèm lan kòm Esklav. Twazyèm aparèy la ka konekte sèlman nan mòd lekti sèlman.

Pozisyon an nan kavalye a detèmine wòl nan yon aparèy patikilye. Tèm Mèt ak Esklav an relasyon ak aparèy yo pa totalman kòrèk, paske nan relasyon ak kontwolè a, tout aparèy ki konekte yo se Esklav.

Yon inovasyon espesyal nan ATA-3 se aparans la Siveyans pwòp tèt ou, Teknoloji analiz ak rapò (SMART). Senk konpayi (IBM, Seagate, Quantum, Conner, ak Western Digital) te mete tèt yo ansanm ak estandadize teknoloji evalyasyon sante kondwi.

Sipò pou kondui eta solid te alantou depi vèsyon 1998 estanda a, ki te pibliye an 33.3. Vèsyon estanda sa a bay pousantaj transfè done jiska XNUMX MB/s.

Estanda a mete pi devan kondisyon strik pou câbles ATA:

• plume a dwe plat;
• longè maksimòm tren 18 pous (45.7 santimèt).

Tren an kout ak lajè te enkonvenyan ak entèfere ak refwadisman. Li te vin pi plis ak pi difisil ogmante frekans transmisyon ak chak vèsyon ki vin apre nan estanda a, ak ATA-7 rezoud pwoblèm nan radikalman: koòdone paralèl la te ranplase pa yon seri seri. Apre sa, ATA te resevwa mo Paralèl la epi li te vin konnen kòm PATA, ak setyèm vèsyon estanda a te resevwa yon non diferan - Serial ATA. Nimero vèsyon SATA te kòmanse soti nan yon sèl.

SATA

Estanda Serial ATA (SATA) te prezante nan dat 7 janvye 2003 epi li te adrese pwoblèm predesesè li yo ak chanjman sa yo:

• pò paralèl ranplase pa seri;
• lajè 80-fil kab ranplase pa 7-fil;
• topoloji "otobis komen" la te ranplase ak yon koneksyon "pwen-a-pwen".

Menm si SATA 1.0 (SATA / 150, 150 MB / s) te yon ti kras pi vit pase ATA-6 (UltraDMA / 130, 130 MB / s), mouvman an nan kominikasyon seri te "mete tè a" pou vitès.

Sèz liy siyal pou transmisyon done nan ATA yo te ranplase ak de pè trese: youn pou transmisyon, dezyèm lan pou resepsyon. Konektè SATA yo fèt pou yo pi rezistan a plizyè rekoneksyon, ak spesifikasyon SATA 1.0 la te fè posib branche cho.

Gen kèk broch sou kondui yo pi kout pase tout lòt yo. Sa a se fè pou sipòte "cho swap" (Hot Swap). Pandan pwosesis ranplasman an, aparèy la "pèdi" ak "jwenn" liy yo nan yon lòd Predetermined.

Yon ti kras plis pase yon ane pita, nan mwa avril 2004, dezyèm vèsyon an nan spesifikasyon SATA te lage. Anplis akselere jiska 3 Gb / s, SATA 2.0 prezante teknoloji Native Command Queuing (NCQ). Aparèy ak sipò NCQ yo kapab poukont yo òganize lòd pou egzekisyon kòmandman k ap fèk ap rantre yo pou reyalize maksimòm pèfòmans.

Twa ane kap vini yo, Gwoup Travay SATA a te travay pou amelyore spesifikasyon ki deja egziste a, ak vèsyon 2.6 prezante konektè Slimline ak mikwo SATA (uSATA). Konektè sa yo se yon vèsyon ki pi piti nan konektè SATA orijinal la epi yo fèt pou kondui optik ak ti kondui nan òdinatè pòtab.

Pandan ke dezyèm jenerasyon SATA te gen ase Pleasant pou HDDs, SSD yo te mande plis. Nan mwa me 2009, twazyèm vèsyon an nan spesifikasyon SATA te lage ak Pleasant ogmante a 6 Gb / s.

Yo te bay yon atansyon patikilye sou kondui eta solid nan edisyon SATA 3.1. Yon konektè Mini-SATA (mSATA) parèt, ki fèt pou konekte kondui eta solid nan laptops. Kontrèman ak Slimline ak uSATA, nouvo konektè a te sanble ak yon PCIe Mini, byenke li pa t 'elektrikman konpatib ak PCIe. Anplis de nouvo konektè a, SATA 3.1 te vante kapasite nan keu kòmand TRIM ak kòmandman lekti ak ekri.

Kòmand TRIM la notifye SSD a sou blòk done ki pa pote yon chaj. Anvan SATA 3.1, lòd sa a ta vide kachèt ak sispann operasyon I/O, ki te swiv pa yon lòd TRIM. Apwòch sa a degrade pèfòmans disk pandan operasyon efase.

Spesifikasyon SATA a pa te kenbe ak kwasans rapid nan vitès aksè pou SSD, ki mennen nan yon konpwomi nan 2013 yo rele SATA Express nan estanda SATA 3.2. Olye pou yo double Pleasant SATA ankò, devlopè yo te itilize otobis PCIe lajman itilize, ki gen vitès depase 6 Gb / s. Kondwi ak sipò SATA Express te akeri pwòp faktè fòm yo rele M.2.

SAS

Estanda SCSI a, "konkirans" ak ATA, tou pa t 'kanpe toujou ak jis yon ane apre aparans nan Serial ATA, an 2004, li te reborn nan yon koòdone seri. Non nouvo koòdone a se Serial Tache SCSI (KOUJ).

Malgre ke SAS te eritye seri kòmand SCSI, chanjman yo te enpòtan:

• koòdone seri;
• 29-fil kab ak ekipman pou pouvwa;
• koneksyon pwen-a-pwen

Teknoloji SCSI tou te eritye. Se kontwolè a toujou rele inisyatè a, ak aparèy yo konekte yo rele sib la. Tout aparèy sib ak inisyatè a fòme yon domèn SAS. Nan SAS, lajè koneksyon an pa depann de kantite aparèy nan domèn nan, paske chak aparèy sèvi ak pwòp chanèl devwe li.

Kantite maksimòm aparèy konekte ansanm nan yon domèn SAS, dapre spesifikasyon la, depase 16 mil, epi olye pou yo yon ID SCSI, yo itilize yon idantifyan pou adrese. Non atravè lemond (WWN).

WWN se yon idantifyan inik 16 byte longè, menm jan ak adrès MAC pou aparèy SAS.

Malgre resanblans ki genyen ant konektè SAS ak SATA, estanda sa yo pa totalman konpatib. Sepandan, yon kondwi SATA ka konekte ak yon konektè SAS, men se pa vise vèrsa. Konpatibilite ant kondui SATA ak domèn SAS asire lè l sèvi avèk SATA Tunneling Protocol (STP).

Premye vèsyon estanda SAS-1 a gen yon lajè 3 Gb / s, ak pi modèn nan, SAS-4, te amelyore figi sa a pa 7 fwa: 22,5 Gb / s.

PCIe

Peripheral Component Interconnect Express (PCI Express, PCIe) se yon koòdone seri pou transfè done, ki te parèt an 2002. Devlopman an te kòmanse pa Intel, epi imedyatman transfere nan yon òganizasyon espesyal - Gwoup Enterè Espesyal PCI.

Koòdone seri PCIe a pa t gen okenn eksepsyon e li te vin yon kontinyasyon lojik nan PCI paralèl, ki fèt pou konekte kat ekspansyon.

PCI Express siyifikativman diferan de SATA ak SAS. Koòdone PCIe a gen yon kantite liy varyab. Kantite liy yo egal ak pouvwa de de epi li varye ant 1 ak 16.

Tèm "liy" nan PCIe pa fè referans a yon liy siyal espesifik, men a yon lyen kominikasyon separe full-duplex ki gen ladan liy siyal sa yo:

• resevwa+ ak resevwa-;
• transmisyon+ ak transmisyon-;
• kat fil tè.

Nimewo a nan liy PCIe dirèkteman afekte Pleasant maksimòm koneksyon an. Estanda PCI Express 4.0 aktyèl la pèmèt ou reyalize 1.9 GB / s sou yon sèl liy, ak 31.5 GB / s lè w ap itilize 16 liy.

"Apeti" nan kondui solid-state yo ap grandi trè vit. Tou de SATA ak SAS pa te kapab ogmante Pleasant yo pou kenbe vitès ak SSD, ki te mennen nan entwodiksyon SSD ki konekte ak PCIe.

Malgre ke PCIe Add-In kat yo vise sou, PCIe se swapable cho. Broch kout PRSNT (Angle prezan - prezan) asire w ke kat la konplètman enstale nan plas la.

Kondwi eta solid ki konekte atravè PCIe yo reglemante pa yon estanda separe Spesifikasyon entèfas kontwolè lame memwa ki pa volatil epi yo incorporée nan yon varyete de faktè fòm, men nou pral pale sou yo nan pwochen pati a.

Kondwi Remote

Lè kreye gwo depo done, te gen yon bezwen pou pwotokòl ki pèmèt ou konekte kondui ki sitiye deyò sèvè a. Premye solisyon nan zòn sa a se te Entènèt SCSI (iSCSI), devlope pa IBM ak Cisco an 1998.

Lide ki dèyè pwotokòl iSCSI a se senp: kòmandman SCSI yo "vlope" nan pake TCP/IP epi yo voye yo nan rezo a. Malgre koneksyon aleka a, li bay kliyan ilizyon ke kondwi a konekte lokalman. Rezo Zòn Depo (SAN), ki baze sou iSCSI, ka bati sou enfrastrikti rezo ki egziste deja. Itilizasyon iSCSI siyifikativman diminye pri pou òganize yon SAN.

iSCSI gen yon opsyon "prim" - Pwotokòl Fibre Channel (FCP). SAN lè l sèvi avèk FCP bati sou liy kominikasyon fib-optik dedye. Apwòch sa a mande pou ekipman rezo optik adisyonèl, men li estab ak gwo debi.

Gen anpil pwotokòl pou voye kòmandman SCSI sou rezo òdinatè. Sepandan, gen yon sèl estanda ki rezoud pwoblèm opoze a epi ki pèmèt ou voye pake IP sou otobis SCSI la - IP sou SCSI.

Pifò pwotokòl SAN sèvi ak seri kòmand SCSI pou jere kondui, men gen eksepsyon, tankou senp ATA sou Ethernet (AOE). Pwotokòl AoE voye kòmandman ATA nan pake Ethernet, men kondui yo parèt kòm SCSI nan sistèm lan.

Avèk avenman kondui NVM Express yo, pwotokòl iSCSI ak FCP pa satisfè egzijans SSD yo k ap grandi rapidman ankò. De solisyon parèt:

• retire otobis la PCI Express deyò sèvè a;
• kreyasyon pwotokòl NVMe sou Fabrics.

Retire otobis PCIe a kreye pyès ki nan konpitè konplèks, men li pa chanje pwotokòl la.

Pwotokòl NVMe sou twal la vin tounen yon bon altènatif pou iSCSI ak FCP. NVMe-oF sèvi ak yon lyen fib optik ak seri lòd NVM Express la.

DDR-T

Estanda iSCSI ak NVMe-oF yo rezoud pwoblèm nan konekte kondui aleka kòm kondui lokal yo, pandan y ap Intel te ale nan lòt wout la epi li te pote kondwi lokal la pi pre ke posib nan processeur a. Chwa a te tonbe sou fant DIMM kote RAM la konekte. Pleasant maksimòm DDR4 la se 25 GB / s, ki se pi vit pase otobis PCIe la. Men ki jan Intel® Optane™ DC Persistent Memory SSD te fèt.

Yo te envante yon pwotokòl pou konekte yon kondwi ak fant DIMM DDR-T, fizikman ak elektrik konpatib ak DDR4, men ki mande yon kontwolè espesyal ki wè diferans ki genyen ant yon ba memwa ak yon kondwi. Vitès aksè nan kondwi a se mwens pase RAM, men plis pase NVMe.

DDR-T disponib sèlman ak processeur jenerasyon Intel® Cascade Lake oswa pita.

Konklizyon

Prèske tout interfaces te vini yon fason lontan soti nan seri transmisyon done paralèl. Vitès SSD yo ap monte, yè SSD yo te yon kiryozite, e jodi a NVMe pa yon sipriz ankò.

Nan laboratwa nou an Selectel Lab ou ka teste SSD ak NVMe kondui tèt ou.

Se sèlman itilizatè ki anrejistre ki ka patisipe nan sondaj la. Enskri, tanpri.

Èske kondui NVMe ranplase SSD klasik nan fiti prè?

• 55.5%Wi100

• 44.4%Non80

180 itilizatè yo te vote. 28 itilizatè te absteni.

Sous: www.habr.com