Allion Labs / Blake Chu

 

近年來,不論是一般個人桌上型電腦、筆記型電腦,甚至一些新世代的伺服器中,都可以看到所謂的NVMe SSD的蹤跡,這種NVMe SSD跟以往的SSD又有什麼不同呢?

 

NVMe SSD是什麼?

NVMe (Non-Volatile Memory) SSD,是基於PCIe介面下的SSD,存取資料透過PCIe匯流排附加的非揮發性記憶體媒介,為一種新型態的固態記憶體傳輸協議,與先前SSD最大的差異,便是傳輸介面的不同。也就是說,NVMe這個協定就是專為SSD量身打照,與先前SSD使用SATA協定相比,SATA協定是從HDD發展過來,對SSD這高速低延遲的儲存裝置來說,就顯得綁手綁腳。受惠於傳輸介面的進步,NVMe SSD明顯提升不少速度,一口氣從原本SATA 6G (600MB/s)的速度,到目前最新Gen4 x4 Lane (7.88GB/s)的速度。

使用 NVMe的PCI Express 3.0 x 4 連結的SSD
圖片出處:Wikipedia

 

除了速度方面的提升,NVMe同時也有效降低延遲。如同前面所提到,NVMe主要應用於PCIe SSD,原生PCIe主控與CPU直接相連;而不是傳統SATA連結方式,通過南橋控制器中轉,再連接CPU。除了具備高速低延遲的特性以外,NVMe SSD從外觀來看,最明顯的差別便是支援M.2 slot這個連結介面,對比早期SATA介面2.5吋 SSD,體績明顯縮小許多,讓筆記型電腦可以更加輕薄。

NVMe主要應用於PCIe SSD,原生PCIe主控與CPU直接相連;而不是傳統SATA連結方式

 

在NVMe SSD逐漸成為市場主流的情況,廠商如何在市場上得到青睞?一款NVMe SSD產品,除了內部層層測試,也少不了送出去進行各種認證測試。最直接的方式便是透過「Protocol Test(協議測試)」以及「Regression Test(回歸測試)」來驗證其產品是否能通過測試。我們與知名測試驗證工具開發商Ulink合作,利用其開發的測試工具來對NVMe SSD進行驗證。那Protocol test以及Regression test是什麼測試內容?以下為兩個測試相關介紹:

 

NVMe Protocol Test

為了驗證NVMe SSD功能是否正常符合Spec規範(NVM Express 1.3d),利用Protocol Test針對controller進行functional check,確認回傳值是否符合spec規範。Protocol Test測試項目如下:

  • Abort
  • Create/Delete IO Queue
  • Async Event Request
  • Device Self Test
  • Sanitize
  • Controller Capabilities
  • Identify
  • Get Log
  • Get/Set Feature
  • Compare
  • Flush
  • Read, Write, Write Uncorrectable, Write Zero
  • Power States
  • Data Set Management
  • Firmware Download
  • Format NVM
  • NVM Resets

 

NVMe Regression Test

在上面功能驗證是否符合spec後,接著進行資料讀寫驗證。除了在正常power cycle下的資料讀寫是否能正常以外,我們也會驗證在非預期斷電的情況下,SSD是否能正常起動斷電保護機制,確保資料正確性。最後我們也會依照JEDEC定義的工作量(JEDEC 219A)進行長時間的壓力測試,確保SSD能在長時間讀寫下依然能保證其資料正確性。Regression Test測試項目如下:

  • Power Cycle with Random commands

  • Power Cycle with Data compare

  • MD5 with power cycle

  • JEDEC Workload Client/Enterprise

 

除了提供NVMe SSD Protocol Test & Regression Test驗證報告以外,我們可以針對產品無法通過驗證的測項進行結果分析,協助廠商解決並通過驗證。相信透過這兩大項測試層層把關,通過嚴苛考驗的產品能在市面上帶給客戶信任感。

對於現今SSD產品來說,不僅Protocol Test & Regression Test的驗證,也需要可靠度(Reliability)驗證來確保品質。擁有完整設備的百佳泰,亦能提供其他相關類型測試,例如利用高/低溫與高/低電壓環境條件,對SSD進行可靠度驗證;效能方面除能依照客製化條件測試之外,也可提供SNIA client/enterprise test,針對SSD效能進行解析。在SSD領域耕耘多年的百佳泰,能提供兼具廣度與深度的測試服務。

 

延伸閱讀:邁向新世代的PCIe Gen5!NVMe SSD效能實戰篇