全面解析閃存技術(shù)大餐 架構/顆粒/接口/可靠性

PCIe SSD存儲接口

到目前為止，大部分存儲廠(chǎng)商都推出了對應的PCIe閃存卡(如 EMC XtremSF PCIe SSD卡 )和磁盤(pán)。

Fusion-io開(kāi)發(fā)的專(zhuān)利PCIe閃存卡(IO-Drive)，可以加入到服務(wù)器中進(jìn)而實(shí)現對應用的加速，并達到微秒級的低訪(fǎng)問(wèn)延遲。SATA/SAS則無(wú)論如何無(wú)法達到這個(gè)水平。因此，閃存浪潮下接口規范的重大變革勢所難免。

NVM Express標準

NVM Express是硬盤(pán)的新傳輸標準，是來(lái)取代為機械盤(pán)設計AHCI(高級主機控制器接口)的接口標準，AHCI無(wú)法發(fā)揮固態(tài)磁盤(pán)的優(yōu)勢，每條指令都需要讀取4次寄存器，而VNMe不需要讀取。從下面圖上可以看出NVM Express的優(yōu)勢。

NVM Express是一個(gè)針對使用PCI Express SSD的企業(yè)和普通客戶(hù)端系統開(kāi)發(fā)的可擴展的主機控制芯片接口標準。該標準針對PCIe SSD定義了最優(yōu)化的寄存器接口、指令集和功能集，并提供可擴展接口以實(shí)現SSD 技術(shù)現在和將來(lái)的性能潛力。NVMe走的是PCIE通道性能高，并且是統一的通信規范，只要服務(wù)器和PCIE接口卡都遵循NVMe規范， PCIE接口卡可以安裝在任何服務(wù)器上而不用擔心兼容性問(wèn)題。

NVMe標準的也解決了不同PCIe SSD之間的驅動(dòng)適用性問(wèn)題。此前的PCIe SSD，均需要安裝驅動(dòng)程序后才能正常使用，而不同的廠(chǎng)商又各自為政，每個(gè)廠(chǎng)商產(chǎn)品都有自己的驅動(dòng)，SSD也不能作為引導使用。但支持NVMe標準之后，PCIe SSD就可適用于多個(gè)不同平臺，也不需要廠(chǎng)商獨立提供驅動(dòng)支持。目前Windows、Linux、Solaris、Unix、VMware、UEFI等都加入了對NVMe SSD的支持。

針對PCIe接口提出了NVMe標準(但NVMe的使用不僅限于PCIe)。該標準由包括IDT、Dell、Intel、EMC、NetApp、Oracle以及Cisco在內的13家發(fā)起企業(yè)主導，并由80余家業(yè)界領(lǐng)軍公司合作開(kāi)發(fā)。NVM Express是一個(gè)針對使用PCI Express SSD的企業(yè)和普通客戶(hù)端系統開(kāi)發(fā)的可擴展的主機控制芯片接口標準。該標準針對PCIe SSD定義了最優(yōu)化的寄存器接口、指令集和功能集，并提供可擴展接口以實(shí)現SSD 技術(shù)現在和將來(lái)的性能潛力。這讓原始設備制造商無(wú)需標準化多個(gè)SSD驅動(dòng)器，從而加速PCIe SSD 的推廣使用。

但是NVMe作為針對下一代存儲設備提出的指令和協(xié)議規范，除了支持PCIe接口，VNMe規范可以應用到不同的硬件接口規范上。如支持U.2接口(即SFF-8639接口，包含4組PCIeLanes和2組SAS/SATA Lanes)，SATA Express和M.2接口等等。另外，PCIe SSD并不一定支持NVMe規范，但是NVMe PCIe 是需要考慮符合NVMe規范。

東芝集團下存儲解決方案提供商O(píng)CZ，推出了全新的基于NVMe技術(shù)的Z-Drive 6000系列SSD，結合了第三代PCIe和非易失性存儲器專(zhuān)用(NVMe)技術(shù)，提供給系統集成商和存儲供應商一個(gè)流線(xiàn)型的存儲器接口、命令集、隊列設計，用于快速訪(fǎng)問(wèn)關(guān)鍵性數據和獲取高彈性的能力。

OCZ推出的Z-Drive 6000 SSD的產(chǎn)品有三種型號。它們包括帶有2.5英寸的機箱大小和高達3.2TB的可用容量的Z-Drive 6000 SFF系列、性能略低但是可用容量高達6.4TB的Z-Drive 6300 SFF系列和帶有半高、半長(cháng)的插卡式外形，同時(shí)可用容量可以達到6.4TB的Z-Drive 6300 AIC系列。

NOR flash接口技術(shù)

傳統NOR閃存帶有SRAM接口(相比NAND Flash并行接口管腳多、需要統一編址，支持代碼本地執行XIP，但容量比較小)，可以在隨意地址存入任意字節數據。

美光也開(kāi)始探索串行NOR閃存接口。美光技術(shù)公司對傳統NOR 閃存進(jìn)行優(yōu)化，推出全新XTREMFlash 串行NOR Flash存儲器方案，具有每秒3.2 Gb的強大的數據讀寫(xiě)能力，而且能夠兼容目前所廣泛使用的串行NOR閃存接口。在性能表現上超越除超大規模NAND閃存陣列之外的全部閃存存儲方案類(lèi)型。

XTRMFlash將提供并行、串行以及Quad-SPI型NOR閃存產(chǎn)品，且其針腳數量較現有并行NOR閃存將下降75%。兼容目前串行NOR閃存所普遍使用的Quad SPI閃存針腳設計。XTRMFlash能夠以針腳兼容形式運行，而且只需對電路板稍加調整即可達成上述性能參數。