PCIe NVMe SSD常用测试工具介绍

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作者 Michael

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目录

1.    Oakgate测试系统    4

1.1 Oakgate测试拓扑图    4

1.1.1 SSD测试拓扑
4槽位)    4

1.1.2 SSD测试拓扑 (24+槽位)    4

1.2 Oakgate主要功能    4

1.3 Oakgate主要功能简介    5

异常掉电测试数据完整性    5

NVMe底层错误、异常注入    6

NVMe/写之外的命令注入    6

I/O流量模型定义队列深度    7

I/O流量模型定义 – I/O上限设置    8

I/O流量模型定义 – JEDEC trace文件回放    8

I/O流量模型定义 – 10个线程百分比设置    8

I/O流量模型定义流量模型设置    9

I/O流量模型定义 – I/O Block Size设置    9

I/O流量模型定义 – I/O 比例设置    9

I/O流量模型定义数据Payload Pattern设置    9

I/O流量模型定义 – I/O对齐设置    10

I/O流量模型定义 – T10/DIF设置    10

I/O流量模型定义 – I/O读写范围设置    10

I/O流量模型定义数据一致性测试    11

自动化测试框架    11

注入客户自定义的任意NVMe命令    11

控制外围热插拔以及电源模块进行测试    12

NVMe严重错误及触发条件设置    12

/写延迟统计图    13

丰富的各种性能展现视图    13

测试结果Web统计    14

NVMe 协议兼容性测试    15

协议分析功能    15

2.    Quarch热插拔及功耗自动化测试工具    16

2.1    热插拔自动化测试工具    16

2.1.1测试拓扑图    16

2.1.2 热插拔设备实际连接图    16

2.1.3 热插拔模块    17

2.1.4 热插拔配置界面 – Test Monkey    17

2.2    NVMe SSD功耗测试工具    19

2.2.1 测试场景
一:U.2 SSD    20

2.2.2 测试场景二:PCIe SSD    21

3.    SerialTek PCIe/NVMe协议分析仪    21

3.1    产品优势    21

3.2    产品图片    22

3.3    产品GUI界面    23

 

PCIe NVMe SSD控制器或者固态盘研发以及集成测试过程中,研发/测试工程师需要最大化地暴露产品的各种性能、功能、可靠性、兼容性等问题,以便在实验室阶段解决这些问题。

 

下面我们结合NVMe SSD权威组织UNH IOL官方网站指定的三个测试/分析工具给大家做一个测试技术普及,这些产品和工具出现在UNH IOL组织的Plugfest就会碰到这些分析和测试工具,这些产品是NVMe SSD业界使用最广泛的工具。

 

  • Oakgate测试系统
    • 对于NVMe SSD控制器或者盘进行性能、功能测试,注入故障和异常,注入NVMe其它指令集,进行NVMe协议兼容性测试,进行JEDEC, SNIA SSS PTS规范测试,异常掉电测试,基本功耗测试,T10/DIF,数据读/写一致性测试,等

       

  • Quarch热插拔和功耗测试系统
    • 对于企业级NVMe SSD测试,进行热插拔自动化测试,最大化暴露SSD在热插拔过程中可能导致的问题;对于SSD进行高精度的功耗测试,包括电压拉偏,可以长时间记录测试结果。

       

  • SerialTek PCIe/NVMe协议分析仪
    • 业内最好用的PCIe/NVMe协议分析仪,提供和PCIe以及NVMe Spec文档完全一致的解码界面,非常方便研发/测试工程师使用。另外,产品小巧,界面友好,Buffer大,性价比高是主要优点。

 


 

  1. Oakgate测试系统

1.1 Oakgate测试拓扑图

1.1.1 SSD测试拓扑
4槽位)

 


 

1.1.2 SSD测试拓扑 (24+槽位)

 

这种情况下测试需要配置专门的高端口密度的测试机箱配合Oakgate使用。

 


 

1.2 Oakgate主要功能

  • 产品验证测试
  • 性能压力测试
  • 协议分析
  • NVMe 协议兼容性测试
  • 外围设备管理,例如电源异常掉电、功耗测试等
  • 高级API调用以及自动化测试

 

1.3 Oakgate主要功能简介

异常掉电测试数据完整性

 


 

控制周边外围设备,例如Oakgate或者第三方公司,例如Quarch公司热插拔或者可编程电源模块进行测试。

 


 

Oakgate可以在读/写的同时注入底层错误和其它NVMe命令

 


 

NVMe底层错误、异常注入

 


 

NVMe/写之外的命令注入

可以在NVMe /写指令之外,随意指定所有NVMe命令的每种命令注入的流量百分比。

 


 


 

通过上图可以看到每类命令下面的子集命令都可以指定百分比。

 

I/O流量模型定义队列深度

 


 


 

I/O流量模型定义 – I/O上限设置

 


 

I/O流量模型定义 – JEDEC trace文件回放

 


 

I/O流量模型定义 – 10个线程百分比设置

 


 

I/O流量模型定义流量模型设置

 


I/O流量模型定义 – I/O Block Size设置

 


 

I/O流量模型定义 – I/O 比例设置

 


 

I/O流量模型定义数据Payload Pattern设置


 

I/O流量模型定义 – I/O对齐设置

 


 

I/O流量模型定义 – T10/DIF设置

 


 

I/O流量模型定义 – I/O读写范围设置


上图设置可以为盘总容量的百分比,LBA范围,按照字节数。

 

I/O流量模型定义数据一致性测试

 


上图为数据读写一致性校验,通过配合Oakgatepower interposer或者第三方Quarch的热插拔自动化测试套件可以实现SSD异常掉电起动后针对最后读写的数据进行校验。

自动化测试框架

 


 

注入客户自定义的任意NVMe命令

 


 

控制外围热插拔以及电源模块进行测试

 


 

NVMe严重错误及触发条件设置

 


 

/写延迟统计图

默认提供99.999%, 99.9%, 99%, 95%等多个读/写的延迟时间的统计,参见下图。

 


 

丰富的各种性能展现视图

 


 

测试结果Web统计

 


 

NVMe 协议兼容性测试

 


 

协议分析功能

 


 

  1. Quarch热插拔及功耗自动化测试工具

    1. 热插拔自动化测试工具

2.1.1测试拓扑图


 

2.1.2 热插拔设备实际连接图

 


 

2.1.3 热插拔模块

 


 

目前提供针对NVMe SSD (U.2, M.2, AIC插卡)12G SAS, 6G SAS, 6G SATA等各种热插拔模块。

 

2.1.4 热插拔配置界面 – Test Monkey

 


 

该界面提供注入信号毛刺、测量电压等功能

 


 

上面的界面提供针脚分组,模拟某根针脚断了,某根针脚一直接触、以及设置哪些针脚需要导入信号毛刺。

 


 

上面结面实现对于模拟针脚接入的顺序,以及针脚接入瞬间信号跳针现象,即时断时续的这种状态。

 

  1. NVMe SSD功耗测试工具


  • 12V/5V or 12V/3.3V mode software selectable
  • Custom Pattern Generator
  • 250 KHz max sample rate
  • Output Resolution: 4mV
  • Measurement Resolution:4mV, 25 uA
  • Measurement Accuracy:

    ±(2uA + 2%) @ 100uA-1mA

    ±(2mA + 1%) @ 1mA-3000mA

  • External trigger in/out


 


 

2.2.1 测试场景
一:U.2 SSD


  • Margin or measure drive power in your application with no hardware modification required.
  • Power is supplied from the Power Module via a thin flex cable. Host power is not used.
  • Drive is offset by ~14mm

 

2.2.2 测试场景二:PCIe SSD

 


 

  • Syncs with host voltages, to ensure correct power up
  • Power margin and measure GEN3 PCIe devices

 

  1. SerialTek PCIe/NVMe协议分析仪

NVMe SSD在测试过程中遇到任何问题,包括性能,功能,兼容性等,都需要及时抓包分析问题。位于美国硅谷核心区域San JoseSerialTek公司研发/设计总线协议分析仪的历史追溯到最早的Bus Doctor将近20年,其推出的PCIe/NVMe analyzer获得超过100家美国知名芯片以及SSD业界公司的选择。

  1. 产品优势

作为业内知名的PCIe/NVMe analyzer,其产品具有下面的优势:

  • NVMe SSD Gen 3 x4 analyzer可以放在背包,非常便携,适合外场调试;
  • 支持AIC, U.2, M.2接口SSD,适合各种SSD场景;
  • 其解码是唯一和PCIe Spec以及NVMe Spec完全一致的界面,非常适合研发人员使用;
  • 其使用MINI-SAS-HD cable连接分析仪和各种AIC, U.2, M.2 interposer,非常经济;
  • NVMe analyzer分析仪是UNH IOL官方网站推荐使用的分析仪;
  • 产品界面友好,普通工程师使用几乎不需要培训;
  • 其提供针对NVMe层的快速/高级过滤/查找/trigger等功能非常强大;
  • 由于PCIe总线速度非常快,SerialTek PCIe analyzer提供9/18/36/72/144G Buffer等多种规格,对于NVMe SSD分析,我们一般建议配置36G或者72G Buffer版本。
  • 其价格是业内PCIe/NVMe analyzer的价格的50%左右,性价比非常高;
  1. 产品图片


上图为PCIe Gen 3 x8Gen 3 x4 analyzer的尺寸对照图

  1. 产品GUI界面


 

上图为SerialTek PCIe/NVMe analyzer的主界面,从上面可以看到NVMe SSD CMD,关于NVMe层次的汇总统计信息,以及针对NVMe层的解码。

分类目录 产品评测.
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