認識SSD驗證：不可不知的NVMe 協議測試及回歸測試
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
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。
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。
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。