全面解析閃存技術(shù)大餐 架構(gòu)/顆粒/接口/可靠性

PCIe SSD存儲接口

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

Fusion-io開發(fā)的專利PCIe閃存卡(IO-Drive)，可以加入到服務(wù)器中進而實現(xiàn)對應(yīng)用的加速，并達到微秒級的低訪問延遲。SATA/SAS則無論如何無法達到這個水平。因此，閃存浪潮下接口規(guī)范的重大變革勢所難免。

NVM Express標(biāo)準(zhǔn)

NVM Express是硬盤的新傳輸標(biāo)準(zhǔn)，是來取代為機械盤設(shè)計AHCI(高級主機控制器接口)的接口標(biāo)準(zhǔn)，AHCI無法發(fā)揮固態(tài)磁盤的優(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是一個針對使用PCI Express SSD的企業(yè)和普通客戶端系統(tǒng)開發(fā)的可擴展的主機控制芯片接口標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)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現(xiàn)SSD 技術(shù)現(xiàn)在和將來的性能潛力。NVMe走的是PCIE通道性能高，并且是統(tǒng)一的通信規(guī)范，只要服務(wù)器和PCIE接口卡都遵循NVMe規(guī)范， PCIE接口卡可以安裝在任何服務(wù)器上而不用擔(dān)心兼容性問題。

NVMe標(biāo)準(zhǔn)的也解決了不同PCIe SSD之間的驅(qū)動適用性問題。此前的PCIe SSD，均需要安裝驅(qū)動程序后才能正常使用，而不同的廠商又各自為政，每個廠商產(chǎn)品都有自己的驅(qū)動，SSD也不能作為引導(dǎo)使用。但支持NVMe標(biāo)準(zhǔn)之后，PCIe SSD就可適用于多個不同平臺，也不需要廠商獨立提供驅(qū)動支持。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(biāo)準(zhǔn)(但NVMe的使用不僅限于PCIe)。該標(biāo)準(zhǔn)由包括IDT、Dell、Intel、EMC、NetApp、Oracle以及Cisco在內(nèi)的13家發(fā)起企業(yè)主導(dǎo)，并由80余家業(yè)界領(lǐng)軍公司合作開發(fā)。NVM Express是一個針對使用PCI Express SSD的企業(yè)和普通客戶端系統(tǒng)開發(fā)的可擴展的主機控制芯片接口標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)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現(xiàn)SSD 技術(shù)現(xiàn)在和將來的性能潛力。這讓原始設(shè)備制造商無需標(biāo)準(zhǔn)化多個SSD驅(qū)動器，從而加速PCIe SSD 的推廣使用。

但是NVMe作為針對下一代存儲設(shè)備提出的指令和協(xié)議規(guī)范，除了支持PCIe接口，VNMe規(guī)范可以應(yīng)用到不同的硬件接口規(guī)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(guī)范，但是NVMe PCIe 是需要考慮符合NVMe規(guī)范。

東芝集團下存儲解決方案提供商OCZ，推出了全新的基于NVMe技術(shù)的Z-Drive 6000系列SSD，結(jié)合了第三代PCIe和非易失性存儲器專用(NVMe)技術(shù)，提供給系統(tǒng)集成商和存儲供應(yīng)商一個流線型的存儲器接口、命令集、隊列設(shè)計，用于快速訪問關(guān)鍵性數(shù)據(jù)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、半長的插卡式外形，同時可用容量可以達到6.4TB的Z-Drive 6300 AIC系列。

NOR flash接口技術(shù)

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

美光也開始探索串行NOR閃存接口。美光技術(shù)公司對傳統(tǒng)NOR 閃存進行優(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(shù)據(jù)讀寫能力，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(xiàn)上超越除超大規(guī)模NAND閃存陣列之外的全部閃存存儲方案類型。

XTRMFlash將提供并行、串行以及Quad-SPI型NOR閃存產(chǎn)品，且其針腳數(shù)量較現(xiàn)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(shè)計。XTRMFlash能夠以針腳兼容形式運行，而且只需對電路板稍加調(diào)整即可達成上述性能參數(shù)。