雙端口SATA控制器 - 嵌入式系統(tǒng)新一代存儲技術解析

　　Marvell的雙端口SATA控制器可以像傳統(tǒng)控制器一樣處理任何類型的SATA驅(qū)動器。其HyperDuo模式與一個閃存驅(qū)動器和一個硬盤驅(qū)動器配合使用。操作系統(tǒng)是微軟最新支持NTFS的操作系統(tǒng)中的一種。

　　HyperDuo可以在“安全”或“容量”模式下工作。安全模式的工作方式類似于緩存，在此模式下，常用文件同時存儲在硬盤驅(qū)動器和閃存驅(qū)動器上。其優(yōu)勢在于，硬盤驅(qū)動器始終包含有效的文件系統(tǒng)。容量模式類似于RAID 0，在此模式下，數(shù)據(jù)被分割到兩個驅(qū)動器中。系統(tǒng)需要兩個驅(qū)動器都工作。

　　HyperDuo與大多數(shù)其他混合解決方案之間最大的不同在于，HyperDuo在文件級別運行，而不是在扇區(qū)級別運行。另一個不同之處是，到閃存的所有數(shù)據(jù)傳輸都發(fā)生在訪問文件之后，而不在訪問過程中傳輸。

　　此過程可以透明方式進行，高級用戶可以明確地對閃存中的文件進行pin操作。這種技術比SAS控制器(一般提供基于閃存的緩存)的成本低，因為HyperDuo可以充分利用SATA控制器上的ARM處理器，并且不需要片外存儲器或者帶蓄電池后備電源的緩存。

　　像LSI公司的MegaRAID控制器等SAS控制器，一般采用更加傳統(tǒng)的緩存技術。具體來講，LSI CacheCade采用閃存驅(qū)動器作為一組硬盤驅(qū)動器的二級緩存層。它可以處理容量高達512GB的陣列。Adaptec公司的maxCache包含硬件和軟件。

　　CacheCade的工作方式類似于典型的緩存控制器，它將常用扇區(qū)的數(shù)據(jù)加載到閃存中。性能往往高出混合驅(qū)動器很多，閃存的數(shù)量由所有者控制。系統(tǒng)可以處理多達32個SSD。

　　其他差別，也就是大多數(shù)SAS控制器支持的能力在于，可以將存儲器作為虛擬驅(qū)動器。同樣，存儲器可以基于RAID配置。比如，單個控制器可以處理像RAID 5、RAID 0和RAID 60陣列的組合，其中每個陣列都包含多個虛擬驅(qū)動器。反過來，這些配置中的任意一種配置都可以與閃存匹配。這些控制器一般用于企業(yè)服務器，配置往往更加簡單，只有單個RAID陣列?；ヂ?lián)網(wǎng)服務提供商(ISP)和企業(yè)環(huán)境可以充分發(fā)揮虛擬化技術的優(yōu)勢，但是可能需要具有不同特性的多種虛擬驅(qū)動器。此外，這些比較昂貴的SAS控制器還可以處理這些常規(guī)操作。

　　圖6：HighPoint公司的RocketHybrid采用Marvell公司的HyperDuo SATA控制器技術在單個Windows混合存儲設備中整合了硬盤驅(qū)動器和固態(tài)磁盤驅(qū)動器。

　　盡管SATA和SAS閃存驅(qū)動器有許多優(yōu)勢，但是接口卻有帶寬限制。閃存的運行速度可能比硬盤驅(qū)動器快，供應商將提供使用PCI Express連接至主機的解決方案。PCI Express可以通過增加通道數(shù)進行擴展。

　　Fusion-io公司的ioDrive Octal板通過x16 PCI Express連接提供閃存(圖7)。它支持6Gbps帶寬，可提供高達每秒1百萬次I/O操作的速度。此板以模塊化形式構建，可處理容量高達5.12 TB的閃存。ioDrive Octal的外觀與傳統(tǒng)的模塊設備相似。

　　圖7： Fusion-io公司的ioDrive Octal板通過PCI Express提供閃存，可提供6GBps的帶寬和高達5.12 TB的存儲容量。

　　基于PCI Express的閃存解決方案現(xiàn)在可謂遍地開花。耐用型應用可以采用Extreme Engineering Solutions XPort6103 XMC模塊這樣的產(chǎn)品(圖8)。

　　XPort6103可以提供容量高達0.5TB的閃存。它采用PCI Express x1接口，提供可選的3Gbps SATA和加密支持配置。此外，由于在嵌入式應用中很有可能會興起長使用壽命優(yōu)于高容量這樣一種趨勢，因此XPort6103采用SLC NAND閃存。其讀性能和寫性能分別為200MBps 和120MBps。