固態(tài)硬盤一開始以高成本“盛氣凌人”，但由于采用了SATA/SAS等市場(chǎng)上主流的硬盤接口，使得在企業(yè)市場(chǎng)上的普及速度令人驚訝。然而，更值得驚訝的是，基于SATA接口的固態(tài)硬盤逐漸邁向了PCI-Express插槽的固態(tài)硬盤發(fā)展。得益于板載PCI-E接口與CPU、內(nèi)存數(shù)據(jù)的通訊和傳輸比傳統(tǒng)的SATA/SAS接口高很多，使得PCI-E接口固態(tài)硬盤在未來數(shù)據(jù)中心和終端平臺(tái)上面臨廣闊的發(fā)展機(jī)遇。

包括PCI-E固態(tài)硬盤在內(nèi)的固態(tài)硬盤近幾年發(fā)展迅猛。其中2011年泰國洪災(zāi)的爆發(fā)使得固態(tài)硬盤如獲新機(jī)，相比傳統(tǒng)硬盤產(chǎn)量不足所帶來的價(jià)格上漲，固態(tài)硬盤的成本劣勢(shì)也就顯得不足為奇。

固態(tài)硬盤出貨量增長(zhǎng)(數(shù)據(jù)來源：Gartner)

其高達(dá)64%的復(fù)合年均增長(zhǎng)率，預(yù)示著固態(tài)硬盤將迎來爆發(fā)性增長(zhǎng)。從固態(tài)硬盤接口方面來看，未來幾年P(guān)CI-Express接口固態(tài)硬盤增速將超過SAS，SATA接口固態(tài)硬盤所占比例則逐漸萎縮。

企業(yè)級(jí)固態(tài)硬盤接口發(fā)展趨勢(shì)(數(shù)據(jù)來源：Forward Insight)

HBA/RAID控制器帶來的SATA SSD IOPS擴(kuò)展性和延遲

然而，對(duì)于SATA和SAS等傳統(tǒng)硬盤接口的固態(tài)硬盤來說，由于HBA和RAID控制器轉(zhuǎn)接主機(jī)與存儲(chǔ)設(shè)備容易產(chǎn)生損耗，隨著固態(tài)硬盤數(shù)量的增加，其單個(gè)固態(tài)硬盤的延遲開銷和性能問題會(huì)變得極為突出。

PCI-Express固態(tài)硬盤相比其他接口的固態(tài)盤，擁有更為高級(jí)的連接接口和成熟的內(nèi)存管理技術(shù)。一方面，它采用了可靠的協(xié)議體系架構(gòu)，支持設(shè)備層面的協(xié)議錯(cuò)誤檢測(cè)、校正、報(bào)告和熱插拔/熱替換。支持可擴(kuò)展帶寬/頻率，擁有先進(jìn)的功耗管理，同時(shí)還支持虛擬通道可 提供更好的服務(wù)質(zhì)量。

PCI-E固態(tài)硬盤還擁有先進(jìn)的地址映射系統(tǒng)，支持垃圾回收和耐久性管理，可提供超高的服務(wù)穩(wěn)定性。相比其他接口SSD，在數(shù)據(jù)帶寬、延遲、可擴(kuò)展和可靠性、總體擁有成本方面都有顯著優(yōu)勢(shì)。

對(duì)于未來PCI-E固態(tài)硬盤的市場(chǎng)機(jī)會(huì)，我們可以從兩大方面進(jìn)行探討——數(shù)據(jù)中心以及客戶端平臺(tái)。在數(shù)據(jù)中心領(lǐng)域，PCI-E固態(tài)硬盤可優(yōu)化總體擁有成本，提升固態(tài)硬盤性能密度。

PCI-E固態(tài)硬盤將更多應(yīng)用于事務(wù)處理

基于PCI-E接口的固態(tài)硬盤在事務(wù)處理方面將優(yōu)于傳統(tǒng)的SAN方案。一方面，PCI-E固態(tài)硬盤省去了光纖通道，通過板卡內(nèi)置高效傳輸 通道直接實(shí)現(xiàn)高性能數(shù)據(jù)傳輸;另一方面，在執(zhí)行應(yīng)用負(fù)載并存儲(chǔ)數(shù)據(jù)庫平臺(tái)上，PCI-E固態(tài)硬盤可實(shí)現(xiàn)更低延遲，而且成本也更低。

PCI-E固態(tài)硬盤可應(yīng)用于服務(wù)器端緩存

另一方面，數(shù)據(jù)中心的服務(wù)器端緩存也將是PCI-E固態(tài)硬盤大展身手的舞臺(tái)。得益于其性能遠(yuǎn)超SAS/SATA固態(tài)硬盤，減少了額外的光纖或者以太網(wǎng)傳輸，使得數(shù)據(jù)傳輸更為直接和高效。PCI-E固態(tài)硬盤大規(guī)模部署，將會(huì)在單盤托架、采用通用背部接口(兼容2.5英寸PCI-E和SATA/SAS固態(tài)盤)，實(shí)現(xiàn)混插和RAS(可靠性、可用性、可維護(hù)性)。

SFF-8639接口

2.5英寸的PCI-E固態(tài)硬盤也將采用熱插拔固態(tài)硬盤外形，對(duì)于可維護(hù)性來說有顯著提升。另外，SFF-8639接口標(biāo)準(zhǔn)涵蓋了PCIe SATA和SAS。圖中紅色的部分就是在傳統(tǒng)SAS連接器基礎(chǔ)上增加的PCI-E引腳——包括通道0、通道3-1和邊帶，從而實(shí)現(xiàn)了雙端口SAS和 PCI-E共用一個(gè)連接器，兼容不同協(xié)議的SSD和HDD。

固態(tài)硬盤平臺(tái)設(shè)計(jì)帶來性能密度提升

PCI-E固態(tài)硬盤存儲(chǔ)無需HBA協(xié)議轉(zhuǎn)換，可幫助提升性能降低成本?；谶@種接口的固態(tài)硬盤，其托架也無需散熱片設(shè)計(jì)，能夠在更小的制程下實(shí)現(xiàn) NAND RAS管理，對(duì)于高密度2.5英寸的PCI-E固態(tài)硬盤來說，其平臺(tái)的質(zhì)量和設(shè)計(jì)可根據(jù)應(yīng)用而有所差異，但整體來說未來其性能密度是不斷在提升的。

隨著客戶端不斷輕巧、便捷，人們對(duì)固態(tài)硬盤的體積也要求越來越高，更小、更薄、更敏捷的客戶端對(duì)于PCI-E固態(tài)硬盤的訴求也變得越來越迫切。從原來的2.5英寸、1.8英寸再到mSATA接口，通過迷你版PCI-E界面?zhèn)鬏斝盘?hào)，在確保同樣的性能條件下滿足更輕盈的客戶端需求。

不同尺寸固態(tài)硬盤

另外，SATA Express 接口也有助于促進(jìn)SATA向PCI-E插口的演進(jìn)。這種接口包含2個(gè)通道，可實(shí)現(xiàn)在SATA和PCI-E之間切換。

SATA Express接口促成PCI-E固態(tài)硬盤廣泛部署

與此同時(shí)，還出現(xiàn)了一種4.2卡，這種規(guī)格的固態(tài)盤尺寸設(shè)計(jì)可為緩存設(shè)備或者固態(tài)硬盤進(jìn)行優(yōu)化，包括對(duì)一系列模塊化長(zhǎng)度和連接鍵的優(yōu)化，以實(shí)現(xiàn)ATA、 2x PCI-Express。這種M.2指定了兩種固態(tài)硬盤主機(jī)接口，包括插口2和插口3.前者包括SATA或者2x PCI Express通過B鍵鎖使用固態(tài)硬盤、緩存和WWAN以及其他模塊;后者提供4個(gè)PCI-Express，最高可達(dá)4GB/s，通過“M”鍵鎖適用于高性能固態(tài)硬盤或者緩存。帶有“B”和“M”鍵鎖的PCI=E固態(tài)硬盤可插入查看2,3，但只需要使用插口3個(gè)兩個(gè)PCI-E通道。

PCI-E固態(tài)硬盤帶有B/M鍵鎖

面向客戶端設(shè)計(jì)的PCI-E固態(tài)硬盤還具備有出色的固態(tài)硬盤功耗管理水平，在DEVSLP(Device Sleep)下Windows 8聯(lián)網(wǎng)待機(jī)功耗不足5mW，通過帶外信號(hào)控制DEVSLP，并基于OS、驅(qū)動(dòng)和BIOS的主機(jī)優(yōu)化，可以全面優(yōu)化在客戶端PCI-Express固態(tài)硬盤的功耗設(shè)計(jì)。

DEVSLP電路框架圖

NVMe實(shí)現(xiàn)高性能、高可擴(kuò)展和高效率的平衡

除了M.2、SATA Express之外還有一種NVM Express(NVMe)。NVMe是一種為企業(yè)級(jí)、客戶端系統(tǒng)所用的PCI-E固態(tài)硬盤而專門設(shè)立的高性能、高擴(kuò)展主機(jī)控制接口。它將廣泛采用PCIe 固態(tài)硬盤，采用能夠兼容大多數(shù)操作系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)驅(qū)動(dòng)程序，并為固態(tài)硬盤設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)一致的功能，OEM將不必再為單個(gè)SSD設(shè)置單獨(dú)的驅(qū)動(dòng)程序?；谶@種接口的NVMe將不會(huì)受到OS隊(duì)列、IO調(diào)度、SISC層的影響，有利于充分發(fā)揮現(xiàn)有和將來的客戶端固態(tài)硬盤性能。

renxinbo

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