硬盘的协议总线与接口

协议总线与接口的关系

接口

SATA接口

• SATA 3.0（6 Gb/s）最大速度约 600 MB/s，已接近瓶颈

 M.2接口

• M-key又称Socket3：缺口在右边，支持SATA / PCIe ×2
• B-key又称Socket2：缺口在左边，支持PCIe ×4
• 常见型号：2242、2280（宽22mm、长80mm）

 AIC接口

• 可直接插在主板上的PCIe插槽
• 较大体积带来的散热较好，企业级产品

 U.2接口

• 支持热插拔
• 较大体积带来的散热较好，企业级产品
• 适用场景：服务器/工作站/多盘位存储

 SAS接口

• 企业级高可靠性存储，兼容SATA但性能更强

 总线

• 总线：传输数据的物理线路（高速公路）
• 重点关注PCIe总线，PCIe 1.0-->5.0 x1 速率变化：250 MB/s、500 MB/s、1 GB/s、2 GB/s、4 GB/s
• 带宽、传输速率：链路每秒能传输的比特数（理论情况）
• 吞吐量：链路中实际每秒所能传送的比特数（实际情况）

• 行代码 8b/10b：每8个bit（1个字节）被编码成一个10 bit 的符号进行传输，编码效率=0.8
• 传输速率：GT/s（Giga Transmission per second，千兆传输/秒）：表示1个物理通道的传输速率、2.5G bit/s
• 吞吐量：单个通道传输速率*编码效率*通道数
• 2.5GT/s（PCIe 1.0） = （2.5G * 0.8 * 1）/ 8 =  0.25 GB/s = 0.25 * 1000 MB/s = 250 MB/s

协议

• 协议：规定两个设备之间如何传输数据（识别、建立连接、数据编码解码等，理解为交通规则）
• 协议AHCI（Advanced Host Controller Interface）：高级主机控制器接口
  • 为机械硬盘量身打造，基于 SATA 接口，采用串行传输方式，理论最高传输速度为 6Gbps
  • 速度慢：只支持1个队列，且该队列最多支持32个命令（串行处理）
  • 延迟高：命令需经过内存中转
  • 问题：无法发挥SSD的全部性能
• 协议NVMe（Non-Volatile Memory Express）：非易失性存储器标准
  • 为SSD量身定制
  • 速度快：支持64K队列，每个队列支持64K命令（并行处理）
  • 延迟低：通过PCIe总线直连CPU、拥有高效的指令集