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3>2,看看U.3升级了啥

2023 / 01 / 17
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关注企业级NVMe SSD的小伙伴对U.2接口一定不会感到陌生。然而,在U.2之外,还存在一种名为“U.3”的硬盘接口,二者外观完全相同,接口性能也都一样,甚至不少客户直接将U.3的NVMe SSD部署在U.2服务器上使用。但既然3>2,那么U.3到底升级了哪些内容?本文做一个简单的解答。

U.3基于SFF-TA-1001技术规范,该规范对SFF-8639物理连接器中的PCIe高速链路进行了调整,让NVMe SSD不仅可以通过PCIe与主机直接连接,也可以通过可选的三模控制器(Tri-Mode Controller),实现U.3接口NVMe SSD、SAS硬盘、SATA硬盘在同一插槽下互换使用,借此简化硬盘的部署和升级难度。

 

由于U.3、U.2使用相同的SFF-8639物理连接器,因此二者对应的NVMe SSD在接口、外观方面并不存在本质差别。兼容性方面,基于U.3的NVMe SSD须支持U.2主机的向后兼容,这是客户可以在支持U.2 NVMe SSD的服务器上直接使用U.3 NVMe SSD的根本原因。但是,SFF-TA-1001并未要求U.3主机提供对U.2硬盘的支持,这一点需要特别注意。

U.3与U.2互通性汇总(引自SFF-TA-1001 Spec)

 

 

 

引脚定义

 

如下图所示,在U.2中,PCIe1/SAS2、PCIe2/SAS3共用引脚,而SAS0、SAS1、PCIe0、PCIe3使用独立引脚。U.2接口如需同时提供对SAS、SATA、PCIe硬盘的支持,需要同时对六组引脚进行连接,这无疑会增加部署的复杂度。

 

而在U.3中,SAS0/PCIe0、SAS1/PCIe1改为共用引脚,只需对四组引脚进行连接,即可满足在同一U.3接口下,对SAS、PCIe硬盘的支持。

U.2和U.3引脚区别(含双端口)

 

S15、E16、E25引脚信号组合提供了当前设备的类型信息:

三模控制器

 

三模控制器(Tri-Mode Controller)提供对SAS、SATA、NVMe三种协议支持,它由I/O控制器、高速缓存、接口(如SFF-8654)等部分组成,通过内建的“自动检测”功能确定当前连接的硬盘种类,并对硬盘所属协议中的一些关键特性提供支持,如端到端CRC数据保护、热插拔等。

 

Broadcom 9600 Series Tri-Mode RAID Adapters and eHBAs(引自Broadcom)

 

同时,一些三模控制器还支持Secure Boot功能,防止其自身固件被篡改,以提供更高的安全性,降低企业数据泄露或损坏的风险。还不了解Secure Boot的小伙伴,可以看这里《Secure Boot功能简析

 

 

通用背板管理框架

 

SFF-TA-1005技术规范定义了一套名为“Universal Backplane Management(UBM)”的通用背板管理框架,它允许用户管理SAS、SATA、NVMe设备,而无需对驱动程序或软件堆栈进行修改。这些功能包括:

  • 提供参考时钟的控制(RefClk或者SRIS/SRNS);
  • 通过禁用电源实现对设备的电源控制,如停用某一块硬盘;
  • 重置PCIe设备;
  • 通过PRSNT#、IFDET#、IFDET2#信号判断检测到的设备类型;
  • 单端口或双端口的支持;
  • 提供对硬盘固件升级功能的支持等。

UBM总览(引自SFF-TA-1005 Spec)

 

总的来说,U.3可以算是U.2的一个小幅改进,既提供了对U.2主机的向后兼容,又可在部署了三模控制器的主机上使用,以更高的整合度降低企业存储系统升级的复杂性。

 

值得一提的是,我们刚刚发布的PBlaze6 6930系列PCIe 4.0企业级NVMe SSD也采用了U.3接口,提供高达1,600K IOPS的4K随机读性能以及30.72TB容量点,可在标准24 Bay 2U服务器上提供超过730TB的存储容量,显著降低企业服务器的部署数量,大幅提升数据中心能耗比。

 

PBlaze6 6930 系列 PCIe 4.0 企业级 NVMe SSD

 

而随着新一代处理器的发布,目前服务器已经正式启用了PCIe 5.0接口,以EDSFF(E1.S、E3.S)为代表的PCIe 5.0企业级NVMe SSD也将在上半年崭露头角。Memblaze也将紧跟技术趋势发展,率先为有需求的客户带来相应产品,以更加多样化的产品形态,为客户提供持续的高性能、高可靠性闪存产品和服务。

 

参考资料:

SFF-TA-1001 Spec

SFF-TA-1005 Spec

Broadcom 9600 Series Tri-Mode RAID Adapters and eHBAs Brief