淺析U.2接口NVMe SSD雙端口模式（上）——應用模式與設計實現

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上篇說了雙端口的一些概念和實現，這篇將進一步通過測試介紹NVMe SSD雙端口特性的可靠性和性能的驗證。（測試均使用雙路超微服務器，每路有兩個Intel(R) Xeon(R) CPU E5-2650 v4 @ 2.20GHz以及64GB內存，以及一個PLX 9797 PCIe Switch，每個Switch有20個端口，可同時掛載20個PBlaze5。）

雙端口可靠性測試

鏈路冗余：

雙端口NVMe SSD可以在鏈路斷開或者端口失敗的情況下提供冗余。如下圖所示：

圖1：鏈路冗余模式

• Server可以看到2個NVMe設備，可以對2個NVMe設備進行讀寫等操作；
• 如果中斷一條到NVMe設備的鏈接，另一個鏈接仍然可以保持連接并且存活，server可以正常訪問NVMe設備。

雙活模式：

雙端口NVMe設備連接到不同的server A和server B，如下：

圖2：雙活模式

• Server A與server B同時做正常關機、異常關機、nvme reset或者pcie reset，2個server 都可以正常操作并且彼此不受影響。Server A與server B彼此做不同操作，對于NVMe設備來說也是不受影響的，兩個server也能做到互不干擾。
• Server A與server B間隔一段時間分別做正常關機、異常關機、nvme reset或者pcie reset，2個server 均斷電成功并且開機正常，互相不受影響，啟動后也可以正常加載NVMe設備；
• Server A跑IO workload，server B觸發正?；蛘弋惓ｊP機，server A不會受到影響，包括數據完整性和I/O吞吐量以及延遲等方面；反之亦然；

雙端口模式下NVMe SSD的性能：

以雙活的配置模式為例，在性能方面，主要展示2個server同時進行順序寫、順序讀，隨機寫，隨機讀，以及一個server 讀，另一個 server 寫等模式，并與單端口模式做對比。

主要特點如下：

• 兩個端口同時IO，檢查并對比帶寬：

兩個端口的性能基本保持一致；兩個端口的性能之和與單端口模式的性能保持一致

• 兩個端口同時進行不同IO模式：

例如，一個server進行順序讀，另一個server進行順序寫，其性能表現明顯優于相同模式的性能

圖3：128K seq write BW on different workload on pblaze5 DualPort SSD

?上圖展示的是server A與server B分別進行128K的順序寫時的性能。上面的圖中紅色的性能曲線是SSD的總帶寬，達到2300MB/s ；下圖是2個server的帶寬，可以看出帶寬基本一致，均達到了1150MB/s。

圖4：128K seq read BW on different workload on pblaze5 DualPort SSD

上圖展示的是server A與server B分別進行128K的順序讀時的性能。上面的圖中紅色的性能曲線是SSD的總帶寬，達到3135MB/s ；下圖是2個server的帶寬，可以看出帶寬基本一致，均達到了1566MB/s左右。

圖5：4K random write IOPS on different workload on pblaze5 DualPort SSD

上圖展示的是server A與server B分別進行4K的隨機寫時的性能。上面的圖中紅色的性能曲線是SSD的總IOPS，達到230k；下圖是2個server的IOPS，可以看出基本一致，均達到了115k左右。

圖6：4K random read IOPS on different workload on pblaze5 DualPort SSD

上圖展示的是server A與server B分別進行4K的隨機讀時的性能。上面的圖中紅色的性能曲線是SSD的總IOPS，達到782k；下圖是2個server的IOPS，可以看出基本一致，均達到了391k左右。

圖7：one host seq write & one host seq read on different workload on pblaze5 DualPort SSD

上圖展示的是server A在進行順序寫，同時server B進行順序讀時的性能。上面的圖中紅色的性能曲線是SSD的總帶寬，達到2790MB/s；下圖是2個server的帶寬，寫帶寬在1390MB/s左右，讀帶寬達到1400MB/s。

圖8 one host random write & the other random read on pblaze5 DualPort SSD

上圖展示的是server A在進行隨機寫，同時server B進行隨機讀時的性能。上面的圖中紅色的性能曲線是SSD的總IOPS，達到450k左右；下圖是2個server的IOPS，分別是230k?和220k左右。

結論：

本文通過介紹雙端口在企業級存儲中的應用，逐一展示了雙端口SSD的特性以及性能，很好的說明了雙端口NVMe SSD的實用價值。隨著陣列，系統，服務器等諸多技術環節的完善和成熟，雙端口NVMe SSD將在企業級存儲系統中發揮更大的優勢。

作者介紹

汪洋

寫得了腳本、做得了測試、講得了技術，出得了稿子，可以說非常全能的工程師選手了。本來我以為她低調不多言語，然而為了讓我更好的理解，這位工程師帶我到機房介紹了服務器的組成，還介紹了雙端口是怎么連的。能把復雜的功能通俗易懂的講清楚，都是高手。

Worked as the SQA engineer in project for SSD Product. Focus on test automation and test planning and script developing, to ensure the quality of firmware release. Coordinate with FW Developer Team and Global

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