目前高速数据采集和存储系统中,VPX高速串行总线用得越来越普遍了。VPX标准具有以下几个特点:
a.模块尺寸都严格遵守了欧卡系列尺寸标准。这一尺寸被CPCI等多种标准采纳,是应用最广泛的尺寸标准之一,兼容性非常好。
b.通过交换互联结构,大大提高了传输带宽,而且大大增加了用户可定义的I/O针数,为未来的升级扩展提供了充分的空间。
c.通过分布式冗余设计和采用MultiGigRT2连接器,可实现对热插拔支持。
d.更大的功率及更强制冷能力。支持5伏,12伏和48伏电源,对应的总功率分别为120W,384W和768W。制冷方式有气冷,传导制冷,液冷。
e.来源于应用广泛的VME总线标准,技术非常成熟。而且接口开放,制定标准之初就考虑到了与CPCI等标准的接口,并可在板上搭载PMC卡,其兼容性与扩展性非常好。
在VPX高速数据采集和存储系统中,为了追求高性能,需要使用各种数据传输方式,主要有三种——Gigabit Ethernet (GbE),Serial RapidIO (SRIO)和PCI Express (PCIe)。GbE是基于IP数据通信的标准,无论是平台间网络还是在同一个背板中的子系统。SRIO是DSP应用中高密度多处理簇互联的最好方式。最后,PCIe事实上已经是核心处理器到外围设备高带宽数据流传输应用的标准。很多解决方案中,使用GbE作为平台间网络互联,并且使用SRIO和PCIe作为底板总线交换网络互联。
自从SSD开始广泛使用后,存储已经不再是VPX系统的性能瓶颈了,甚至,旧的总线性能限制了SSD的使用,目前PCIe总线目前不断升级的主要推力之一就是PCIe SSD对性能的需求。目前的VPX高速存储系统很多都采用了PCIe SSD作为存储介质。
但是,PCIe互联并不是那么容易做的。采用PCIe SSD的VPX系统需要厂商拥有下列技术:
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掌握PCIe SSD核心技术。很多人觉得SSD技术门槛不高,就是把闪存芯片聚集起来,用FPGA或者嵌入式CPU搞个控制器管理一下就可以了。其实这种想法完全低估了SSD的难度,我们看看这些年投入SSD控制器和企业级SSD研发的很多公司,真正做出能稳定商用产品的没几家。很多公司做到一半就放弃了,也有的做了很多年没什么成果,至今还在继续投入人力物力勉力支撑。那到底SSD研发有哪些技术难点呢?阿呆来列举一二:
- SSD控制算法。国内真正做过一款成功SSD或控制器的人才还是比较少的,新入行的人,即使再聪明,也不能保证自己开发出来的架构和算法没有问题,甚至是硬伤。而做过的人可以确保开发出来的产品不会走前人的弯路,降低风险。
- 及时赶上NAND Flash的升级换代。很多厂家拿了某一款Flash做出一个产品就觉得成功了,其实NAND芯片供应商好几家,每家的产品接口、规格和用法都不一样,每家每年都会推出新品,不再支持旧的NAND Flash。所以,SSD厂商需要有足够的研发能力,能够快速支持最新的NAND Flash,同时,在某家供应商缺货的时候,还要有能力快速转用其他供应商的NAND Flash,保证产品按期交货。这就要求研发团队对各个供应商的NAND都有使用经验,设计架构之前就考虑好未来的升级和替换。
- 确保企业级SSD性能稳定性。研发团队要在存储行业有多年的积累,用经验和长期商用实践保证开发出来的PCIe SSD性能长期保持稳定、可靠。
- PCIe Switch技术。在PCIe互联的VPX系统中,很多都会采用PCIe交换芯片进行互联。但是,PCIe Switch的供应商不多,每家厂商的芯片不是买了就能直接用的,这个东东,谁用谁知道,每个方案都有很多坑需要开发者花时间和精力去填,也需要针对自己的系统做很多优化。
- 大容量PCIe SSD技术。VPX存储系统对存储容量要求很高,很多应用场景需要的数据量很大,所以需要大容量PCIe SSD。同时,PCIe SSD的扩展性也是一个需求,实现存储容量的线性增加。
目前很多做VPX SSD的厂商只是做系统集成,技术积累并不够深。很多方案的SSD其实就是NAND Flash内部Block级别的数据顺序写入和读出,连垃圾回收、磨损平衡等基本算法都没有。设计过于简单,一旦需求有所变化,技术实力就不够了。没有经过多年自主研发商业化PCIe SSD应用的厂商,也无法保证做出来的VPX存储系统的稳定性和可靠性。
到这里,阿呆不得不提一下一家国内很早就自主研发PCIe SSD的厂商——方一信息科技了。方一是国内老牌自主研发企业级PCIe SSD的厂商之一,产品多年来在很多企业和单位商用,稳定性和可靠性经过了市场的检验。
目前,企业级SSD行业已经进入了差异化竞争的时代,很多企业谋划推出差异化产品,不过,现在才意识到这一点就稍稍有点晚了。方一几年前就开始布局,经过多年耕耘,技术和市场都已经在特定领域取得了绝对优势。作为方一多年努力的一个证明,细心的人估计已经发现方一的网站logo换成了下面这张图:
方一在VPX高速存储系统设计方面,目前是国内唯一拥有前述所有核心技术的企业,产品完全自主可控。主要核心技术有:
- PCIe SSD核心技术:掌握了从ECC纠错到SSD管理算法的完整核心技术。同时,方一PCIe SSD在国内很多企业和单位稳定商用多年,经过不断完善和各种使用场景的锤炼,稳定性和可靠性有充分保障。
- PCIe Switch技术:方一基于PCIe Switch的双Host PCIe SSD存储系统已经商用。经过该产品的研发和部署,已经积累了深厚的PCIe Switch优化技术和应用经验。
- 大容量PCIe SSD技术。方一2014年最早推出了16TB大容量PCIe SSD,一个1U存储箱可以放64TB SSD。马上还将推出32TB和64TB的更大容量SSD。
在这方面有兴趣的读者,可以微信加nanoarch为好友,和阿呆私聊。