Destpêka SSD. Beş 2. Navber

В beşa dawî çerxa "Destpêka SSD" me li ser dîroka xuyangkirina dîskan peyivî. Beşa duyemîn dê li ser pêwendiyên ji bo danûstendina bi ajokeran re vebêje.

Têkiliya di navbera pêvajoker û dorhêlan de li gorî peymanên pêşwext ên ku jê re navbeynkar têne gotin pêk tê. Van peymanan asta têkiliya laşî û nermalavê birêkûpêk dikin.

Navber - komek navgîn, rêbaz û qaîdeyên danûstendina di navbera hêmanên pergalê de.

Pêkanîna laşî ya navbeynkar bandorê li pîvanên jêrîn dike:

• karûbarê kanala ragihandinê;
• hejmara herî zêde ya cîhazên bi hevdemî ve girêdayî ye;
• hejmara xeletiyên ku diqewimin.

Têkiliyên dîskê li ser têne çêkirin I / O portên, ku berevajiyê bîra I/O ye û di cîhê navnîşana pêvajoyê de cîh nagire.

Portên paralel û serial

Li gorî rêbaza danûstendina daneyê, portên I / O li du celeb têne dabeş kirin:

• dûberîn;
• hevhatî.

Wekî ku ji navê xwe diyar e, porta paralel di demekê de peyva makîneyê dişîne, ku ji çend bit pêk tê. Portek paralel awayê herî hêsan e ku meriv daneyan biguhezîne, ji ber ku ew hewcedarî çareseriyên çerxa tevlihev nake. Di rewşa herî hêsan de, her bitek peyva makîneyê li ser xeta xweya nîşana xwe tê şandin, û du xetên sînyala karûbarê ji bo bersivdanê têne bikar anîn: Daneyên amade ne и Daneyên qebûl kirin.

Portên paralel, di nihêrîna pêşîn de, baş pîvaz dikin: bêtir xetên nîşanê - di carekê de bêtir bit têne veguheztin û, ji ber vê yekê, berbi bilindtir. Lêbelê, ji ber zêdebûna hejmara xetên sînyalê, navbeynkarî di navbera wan de çêdibe, ku rê li ber xirabkirina peyamên hatine şandin.

Portên Serial berevajî paralel in. Daneyên yek bit di demekê de têne şandin, ku jimara giştî ya xetên sînyalê kêm dike, lê kontrolkerê I/O tevlihev dike. Kontrolkerê veguhezkar peyva makîneyê di demekê de distîne û divê yek bit di demekê de veguhezîne, û kontrolkerê wergir jî divê bit-an werbigire û bi heman rêzê hilîne.

Hejmarek piçûk a xetên sînyalê dihêle hûn frekansa ragihandina peyamê bêyî destwerdanê zêde bikin.

SCSI

Navbera Pergalên Komputera Piçûk (SCSI) di sala 1978-an de xuya bû û bi eslê xwe hate sêwirandin ku cîhazên profîlên cihêreng di pergalek yek de berhev bike. Taybetmendiya SCSI-1 ji bo girêdana heya 8 cîhazan (bi hev re bi kontrolker re) peyda kir, wek:

• scanners;
• ajokarên tape (streamer);
• ajokarên optîk;
• ajokarên dîskê û amûrên din.

SCSI bi eslê xwe bi navê Shugart Associates System Interface (SASI) bû, lê komîteya standardan dê navek li ser pargîdaniyê nepejirîne, û piştî rojek mêjûyê, navê Navrûya Pergalên Komputera Piçûk (SCSI) çêbû. "Bavê" SCSI, Larry Boucher, dixwest ku kurteya "sexy" were bilêvkirin, lê Dal Allan "sсuzzy" ("bibêjin") bixwînin. Dûv re, bilêvkirina "tell" bi zexmî di vê standardê de cîh girt.

Di termînolojiya SCSI de, amûrên girêdayî du celeb têne dabeş kirin:

• initiators;
• cîhazên hedef.

Destpêker fermanek ji cîhaza armanc re dişîne, ku piştre bersivek ji destpêker re dişîne. Destpêker û armanc bi otobusek hevpar a SCSI ve girêdayî ne, ku di standarda SCSI-1 de bandfirehiya wê 5 MB/s e.

Topolojiya "otobusa hevpar" ya ku tê bikar anîn çend sînoran ferz dike:

• li dawiya otobusê, amûrên taybetî hewce ne - termînator;
• bandfirehiya otobusê di nav hemî cîhazan de tê parve kirin;
• Hejmara herî zêde ya cîhazên bi hevdemî ve girêdayî sînorkirî ye.

Amûrên li ser otobusê bi hejmarek yekta ku jê re tê gotin têne nas kirin SCSI Target ID. Her yekîneyek SCSI di pergalê de bi kêmanî yek amûrek mentiqî tê temsîl kirin, ku ji hêla hejmarek yekta di hundurê cîhaza laşî de tête navnîş kirin. Hejmara Unîteya Mantiqî (LUN).

Fermanên di SCSI de di formê de têne şandin blokên danasîna fermanê (Command Descriptor Block, CDB), ku ji kodek operasyonê û pîvanên fermanê pêk tê. Standard zêdetirî 200 fermanan diyar dike, ku li çar kategoriyan têne dabeş kirin:

• Bicî - divê ji hêla cîhazê ve were piştgirî kirin;
• Bixwe - dikare were pêkanîn;
• Firoşkar-taybetî - ji hêla hilberînerek taybetî ve tê bikar anîn;
• Kevn - fermanên kevinbûyî.

Di nav gelek fermanan de, tenê sê ji wan ji bo cîhazên mecbûrî ne:

• UNÎTEYA TEST AMADE - kontrolkirina amadebûna amûrê;
• BİXWÎNE BİXWÎNE - koda xeletiya fermana berê daxwaz dike;
• VEKOLÎN - taybetmendiyên sereke yên cîhazê daxwaz bikin.

Piştî wergirtin û hilanîna fermanê, cîhaza armanc kodek statûyê ji destpêker re dişîne, ku encama darvekirinê diyar dike.

Pêşveçûnek din a SCSI (taybetmendiyên SCSI-2 û Ultra SCSI) navnîşa fermanên bikar anîn berfireh kir û hejmara cîhazên girêdayî heya 16 zêde kir, û rêjeya danûstendina daneyê li ser otobusê heya 640 MB/s zêde kir. Ji ber ku SCSI pêwendiyek paralel e, zêdekirina frekansa pevguhertina daneyê bi kêmbûna dirêjahiya kabloya herî zêde ve girêdayî bû û bû sedema nerehetiya karanîna.

Bi standarda Ultra-3 SCSI dest pê dike, piştgirî ji bo "têkilkirina germ" xuya bû - dema ku hêz pêve girêdayî ye cîhazan girêdide.

Yekem SCSI SSD-ya naskirî M-Systems FFD-350 bû, ku di 1995-an de hate berdan. Dîskê lêçûnek bilind bû û bi berfirehî nehat bikar anîn.

Heya nuha, SCSI paralel ne navgînek dîskê ya populer e, lê koma fermanê hîn jî di navberên USB û SAS de bi rengek çalak tê bikar anîn.

ATA/PATA

virtual minutes (Pêveka Teknolojiya Pêşkeftî), ku jê re tê zanîn NAL (ATA Paralel) ji hêla Western Digital ve di 1986 de hate pêşve xistin. Navê kirrûbirrê ji bo standarda IDE-yê (Eng. Integrated Drive Electronics - "elektronîkên ku di ajokerê de hatine çêkirin") nûbûnek girîng destnîşan kir: Kontrolkera ajokerê di ajokerê de, û ne li ser panelek veqetandî ya cihê bû.

Biryara danîna kontrolkerê di hundurê ajokerê de çend pirsgirêk bi carekê çareser kirin. Pêşîn, dûrahiya ji ajokerê heya kontrolkerê kêm bûye, ku bi erênî bandor li performansa ajokerê kir. Ya duyemîn, kontrolkerê çêkirî tenê ji bo celebek ajokerê "tûj" bû û, li gorî vê, erzantir bû.

ATA, mîna SCSI, rêbazek I/O ya paralel bikar tîne, ku di kabloyên têne bikar anîn de tê xuyang kirin. Girêdana ajokaran bi karanîna navbeynkariya IDE-ê hewceyê kabloyên 40-core hewce dike, ku wekî kabloyên daîre jî têne binav kirin. Taybetmendiyên nûtir stûyên 80-têl bikar tînin, ku ji nîvê zêdetir wan girêkên erdê ne da ku destwerdana di frekansên bilind de kêm bikin.

Li ser kabloya ATA du-çar girêdan hene, yek ji wan bi motherboard ve girêdayî ye, ya mayî jî bi ajokeran ve girêdayî ye. Dema ku du cîhazên di yek loopê de girêdidin, divê yek ji wan wekî were mîheng kirin Mamoste, û ya duyemîn wekî Xûlam. Amûra sêyemîn tenê di moda tenê xwendinê de dikare were girêdan.

Helwesta jumper rola amûrek taybetî diyar dike. Peyvên Master û Slave di derheqê cîhazan de bi tevahî ne rast in, ji ber ku di têkiliya bi kontrolker de, hemî amûrên girêdayî Xulam in.

Di ATA-3 de nûbûnek taybetî xuyang e Xwe Şopandina, Teknolojiya Analîz û Raporkirinê (SMART). Pênc pargîdan (IBM, Seagate, Quantum, Conner, û Western Digital) ketine hêzên xwe û teknolojiya nirxandina tenduristiyê ajotina standard kirin.

Piştgiriya ji bo ajokarên dewleta zexm ji guhertoya 1998-ê ya standard, ku di 33.3-an de hatî berdan, heye. Vê guhertoya standard rêjeyên veguheztina daneyê heya XNUMX MB/s peyda kir.

Standard ji bo kabloyên ATA daxwazên hişk derdixe pêş:

• pêdivî ye ku pêl safî be;
• dirêjahiya trênê ya herî zêde 18 înç (45.7 santîmetre).

Trêna kurt û fireh nerehet bû û di sarbûnê de midaxele dikir. Zêdekirina frekansa veguheztinê bi her guhertoya paşîn a standardê re her ku diçe dijwartir dibû, û ATA-7 pirsgirêk bi radîkal çareser kir: pêwendiya paralel bi serialek hate guheztin. Piştî wê, ATA peyva Parallel wergirt û wekî PATA hate nas kirin, û guhertoya heftemîn a standard navek cûda wergirt - Serial ATA. Nimrekirina guhertoya SATA ji yekê dest pê kir.

SATA

Standarda Serial ATA (SATA) di 7ê çileya paşîna (January) 2003-an de hate destnîşan kirin û pirsgirêkên pêşiyê xwe bi van guhertinên jêrîn çareser kir:

• porta paralel bi serial veguherî;
• kabloya fireh a 80-têl bi 7-têl ve hatî guhertin;
• topolojiya "otobusa hevpar" bi girêdana "xal-bi-xala" hatiye guherandin.

Her çend SATA 1.0 (SATA / 150, 150 MB / s) ji ATA-6 (UltraDMA / 130, 130 MB / s) hindiktir zûtir bû jî, çûyîna pêwendiya serial ji bo lezan "zemînek damezirand".

Şazdeh xetên sînyalê ji bo veguheztina daneyê di ATA de bi du cotên zivirî hatin guhertin: yek ji bo veguheztinê, ya duyemîn ji bo wergirtinê. Girêdanên SATA-yê têne sêwirandin ku ji bo vegirêdana pirjimar bêtir berxwedêr bin, û taybetmendiya SATA 1.0 vegirtina germ gengaz kir.

Hin pinên li ser ajokaran ji hemî yên din kurttir in. Ev ji bo piştgirîkirina "hevguhertina germ" (Hot Swap) tê kirin. Di pêvajoya veguheztinê de, cîhaz bi rêzek diyarkirî "winda dike" û "dibîne".

Piştî salek piçûktir, di Nîsana 2004 de, guhertoya duyemîn ya taybetmendiya SATA hate berdan. Ji bilî bilezkirina heya 3 Gb / s, SATA 2.0 teknolojî destnîşan kir Fermandariya Native Queuing (NCQ). Amûrên bi piştgiriya NCQ dikarin bi rengek serbixwe rêza pêkanîna fermanên hatin organîze bikin da ku performansa herî zêde bi dest bixin.

Sê salên pêş de, Koma Xebatê ya SATA ji bo baştirkirina taybetmendiya heyî xebitî, û guhertoya 2.6 girêdanên kompakt Slimline û micro SATA (uSATA) destnîşan kir. Van girêdan guhertoyek piçûktir a girêdana SATA ya orjînal in û ji bo ajokarên optîkî û ajokarên piçûk ên di laptopan de hatine çêkirin.

Dema ku SATA-ya nifşê duyemîn ji bo HDD-ê têra bandê hebû, SSD-ê bêtir daxwaz dikir. Di Gulana 2009-an de, guhertoya sêyemîn a taybetmendiya SATA-yê bi 6 Gb / s ve zêdekirî hate berdan.

Di çapa SATA 3.1 de balê bi taybetî li ajokarên dewleta zexm hate girtin. Têkiliyek Mini-SATA (mSATA) xuya bû, ku ji bo girêdana ajokarên rewşa hişk di laptopan de hatî çêkirin. Berevajî Slimline û uSATA, girêdana nû mîna PCIe Mini xuya dikir, her çend ew bi PCIe re bi elektrîkê re ne lihevhatî bû. Ji bilî girêdana nû, SATA 3.1 pesnê xwe dide ku emrên TRIM bi fermanên xwendin û nivîsandinê re rêz bike.

Fermana TRIM SSD-ê ji blokên daneyê yên ku bargiraniyê nagirin agahdar dike. Beriya SATA 3.1, ev ferman dê caches bişon û operasyonên I/O rawestîne, li pey fermanek TRIM. Vê nêzîkbûnê di dema operasyonên jêbirinê de performansa dîskê xirab kir.

Taybetmendiya SATA bi mezinbûna bilez a leza gihîştina SSD-yê re negirtiye, di sala 2013-an de rê lihevhatinek bi navê SATA Express di standarda SATA 3.2 de girt. Li şûna ducarkirina firehiya band SATA-yê dîsa, pêşdebiran otobusa PCIe ya ku bi berfirehî tê bikar anîn, ku leza wê ji 6 Gb / s derbas dibe, bikar anîne. Ajokarên bi piştgiriya SATA Express ve faktora forma xwe ya bi navê M.2 bi dest xistine.

SAS

Standarda SCSI, "hevrika" bi ATA re, di heman demê de sekinî û tenê salek piştî xuyabûna Serial ATA, di sala 2004-an de, ew ji nû ve di navbeynek serial de ji nû ve çêbû. Navê pêwendiya nû ye Serial Attached SCSI (SEDGE).

Her çend SAS koma fermana SCSI mîras girt, guhertin girîng bûn:

• serial interface;
• kabloya 29-têl bi dabînkirina hêzê;
• girêdana xal bi xal

Termînolojiya SCSI jî mîras bûye. Kontrolker hîn jî wekî destpêker tê gotin, û amûrên girêdayî jî wekî armanc têne gotin. Hemî amûrên armanc û destpêker domainek SAS ava dikin. Di SAS-ê de, pêlava pêwendiyê bi hejmara cîhazên li domainê ve ne girêdayî ye, ji ber ku her amûr kanalek xweya taybetî bikar tîne.

Hejmara herî zêde ya cîhazên ku bi hevdemî ve girêdayî ne di domanek SAS de, li gorî diyardeyê, ji 16 hezarî derbas dibe, û li şûna nasnameyek SCSI, ji bo navnîşanek nasnameyek tê bikar anîn. Navê Cîhanê (WWN).

WWN nasnameyek yekta ye ku 16 byte dirêj e, mîna navnîşana MAC-ê ya cîhazên SAS-ê ye.

Tevî wekheviyên di navbera girêdanên SAS û SATA de, ev standard bi tevahî ne lihevhatî ne. Lêbelê, ajokerek SATA dikare bi girêdanek SAS ve were girêdan, lê ne berevajî. Lihevhatina di navbera ajokarên SATA û domaina SAS-ê de bi karanîna Protokola Tunneling SATA (STP) tê peyda kirin.

Guhertoya yekem a standard SAS-1 xwedan bandfirehiya 3 Gb / s e, û ya herî nûjen, SAS-4, ev hejmar 7 carî çêtir kiriye: 22,5 Gb / s.

PCIe

Peripheral Component Interconnect Express (PCI Express, PCIe) ji bo veguheztina daneyê navgînek rêzik e, ku di 2002-an de xuya bû. Pêşveçûn ji hêla Intel ve hate dest pê kirin, û dûv re ji rêxistinek taybetî re hate veguheztin - Koma Berjewendiya Taybet a PCI.

Têkiliya serial PCIe ne îstîsna bû û bû berdewamiyek mentiqî ya PCI-ya paralel, ku ji bo girêdana kartên berfirehkirinê hatî çêkirin.

PCI Express ji SATA û SAS pir cûda ye. Têkiliya PCIe xwedan hejmarek guhêrbar a rêgezan e. Hejmara xêzan bi hêza duyan re ye û ji 1 heta 16 diguhere.

Peyva "lane" di PCIe de ne ji rêgezek îşaretek taybetî re, lê ji girêdanek pêwendiya tevahî-dupleks a cihêreng ku ji xetên nîşana jêrîn pêk tê vedibêje:

• wergirtin+ û wergirtin-;
• transmission+ and transmission-;
• çar têlên erdê.

Hejmara rêçikên PCIe rasterast bandorê li ser pêlava herî zêde ya girêdanê dike. Standarda heyî ya PCI Express 4.0 dihêle hûn li ser yek rêzek 1.9 GB / s, û dema ku 31.5 rêzan bikar tînin 16 GB / s bi dest bixin.

"Hêzên" ajokarên hişk-dewlet pir zû mezin dibin. Hem SATA û hem jî SAS nekarîne band-banda xwe zêde bikin da ku bi SSD-yan re bimeşin, ku ev yek bûye sedema danasîna SSD-yên girêdayî PCIe.

Her çend qertên PCIe Add-In têne xêz kirin jî, PCIe germ e. Pînên kurt PRSNT (Îngilîzî niha - heyî) piştrast bikin ku kart bi tevahî di hêlînê de hatî saz kirin.

Ajokarên dewleta hişk ên ku bi PCIe ve têne girêdan ji hêla standardek cihêreng ve têne rêve kirin Specification Interface Controller Host Memory Non-Volatile û di cûrbecûr faktorên formê de cih digirin, lê em ê di beşa pêş de li ser wan biaxivin.

Ajokarên Dûr

Dema ku depoyên daneya mezin diafirînin, pêdivî bi protokolan hebû ku dihêle hûn ajokarên ku li derveyî serverê ne ve girêdin. Di vî warî de çareseriya yekem bû Înternetê SCSI (iSCSI), di sala 1998 de ji hêla IBM û Cisco ve hatî pêşve xistin.

Fikra li pişt protokola iSCSI hêsan e: Fermanên SCSI di nav pakêtên TCP/IP de têne "pêçandin" û ji torê re têne şandin. Tevî girêdana dûr, ew xeyalê dide xerîdaran ku ajoker bi herêmî ve girêdayî ye. Tora Herêmê ya Storage (SAN), li ser bingeha iSCSI, dikare li ser binesaziya torê ya heyî were çêkirin. Bikaranîna iSCSI bi girîngî lêçûna organîzekirina SAN kêm dike.

iSCSI vebijarkek "premium" heye - Protokola Kanala Fiber (FCP). SAN bi karanîna FCP-ê li ser xetên ragihandinê yên fiber-optîk ên diyarkirî hatî çêkirin. Ev nêzîkatî pêdivî bi alavên torê yên optîkî yên din hewce dike, lê domdar û berbi bilind e.

Ji bo şandina fermanên SCSI li ser torên komputerê gelek protokol hene. Lêbelê, tenê standardek heye ku pirsgirêka berevajî çareser dike û dihêle hûn pakêtên IP-ê li ser otobusê SCSI bişînin - IP li ser SCSI.

Piraniya protokolên SAN fermana SCSI bikar tînin da ku ajokaran bi rêve bibin, lê îstîsna hene, wekî ya hêsan ATA li ser Ethernet (AOE). Protokola AoE di pakêtên Ethernetê de emrên ATA dişîne, lê ajoker di pergalê de wekî SCSI xuya dikin.

Bi hatina ajokarên NVM Express re, protokolên iSCSI û FCP êdî hewcedariyên ku bi lez zêde dibin ên SSD-an nagirin. Du çareserî derketin holê:

• rakirina otobusa PCI Express li derveyî serverê;
• afirandina NVMe li ser protokola Fabrics.

Rakirina otobusê PCIe hardware guheztina tevlihev diafirîne lê protokolê naguhezîne.

Protokola NVMe li ser Fabrics ji iSCSI û FCP re bûye alternatîfek baş. NVMe-oF girêdanek fiber optîk û koma fermana NVM Express bikar tîne.

DDR-T

Standardên iSCSI û NVMe-oF pirsgirêka girêdana ajokarên ji dûr ve wekî yên herêmî çareser dikin, dema ku Intel bi rêyek din ve çû û ajokera herêmî bi qasî ku pêkan nêzî pêvajoyê kir. Hilbijartin li ser hêlînên DIMM-ê yên ku RAM tê de girêdayî ye ket. Berfirehiya herî zêde DDR4 25 GB / s e, ku ji otobusê PCIe pir zûtir e. Bi vî rengî Intel® Optane™ DC Memory Persistent SSD ji dayik bû.

Ji bo girêdana ajokerek bi hêlînên DIMM re protokolek hate îcadkirin DDR-T, fizîkî û elektrîkî bi DDR4-ê re hevaheng e, lê hewceyê kontrolkerek taybetî ye ku cûdahiya di navbera barek bîranîn û ajokerê de dibîne. Leza gihîştina ajokerê ji RAM kêmtir e, lê ji NVMe bêtir e.

DDR-T tenê bi pêvajoyên nifşê Intel® Cascade Lake an dereng heye.

encamê

Hema hema hemî navbeynkar ji veguheztina daneya serial berbi paralel rêyek dirêj hatine. Leza SSD-yê ezman bilind dibin, duh SSD meraqek bû, û îro NVMe êdî ne surprîz e.

Di laboratûara me de Hilbijartina Lab hûn dikarin ajokarên SSD û NVMe xwe biceribînin.

Tenê bikarhênerên qeydkirî dikarin beşdarî anketê bibin. Têketinji kerema xwe.

Dê di pêşerojek nêzîk de ajokarên NVMe şûna SSD-yên klasîk biguhezînin?

• 55.5%Erê100

• 44.4%No80

180 bikarhêneran deng dan. 28 bikarhêner jî betal bûn.

Source: www.habr.com