隨著AI算力的飛速提升

存儲(chǔ)處理的是以Token（中文名“詞元”）

為單位的高頻數(shù)據(jù)

數(shù)據(jù)中心需要高并發(fā)、低延遲計(jì)算能力

※存儲(chǔ)接口選擇成為服務(wù)器的焦點(diǎn)：

NVMe能否憑借PCIe高帶寬的優(yōu)勢(shì)取代SATA成為行業(yè)的新統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)？

圖為機(jī)械盤(pán)與電子盤(pán)性能發(fā)展趨勢(shì)與比對(duì)

*上述直方圖由行業(yè)平均統(tǒng)計(jì)值繪制

01 被簡(jiǎn)化的判斷：

SATA與NVMe長(zhǎng)期共存并承擔(dān)差異化角色

隨著企業(yè)級(jí)存儲(chǔ)接口從SCSI/SAS向PCIe/U.2/U.3及EDSFF演進(jìn)，NVMe逐步成為高性能場(chǎng)景的主流選擇。

圖為企業(yè)級(jí)存儲(chǔ)接口變化

環(huán)境部署：多協(xié)議下的RAID1方案

在實(shí)際企業(yè)級(jí)環(huán)境中，長(zhǎng)期呈現(xiàn)多協(xié)議共存的格局:

配置2塊U.2/M.2的NVMe直通原生RAID1，側(cè)重性能與響應(yīng)能力。

配置2塊規(guī)格相同的SATA盤(pán)的RAID1，更強(qiáng)調(diào)穩(wěn)定性與兼容性。

多接口、多協(xié)議并存提升系統(tǒng)運(yùn)維復(fù)雜度

SATA/AHCI協(xié)議設(shè)計(jì)為單命令隊(duì)列，隊(duì)列深度為32，而NVMe協(xié)議支持高達(dá)64K個(gè)隊(duì)列，每個(gè)隊(duì)列深度可達(dá)64K，高度并行的架構(gòu)差異使得設(shè)備管理、監(jiān)控與生命周期管理難以統(tǒng)一。

圖為AHCI架構(gòu)下的多核IO競(jìng)爭(zhēng)模型和NVMe的并行、無(wú)鎖架構(gòu)模型

02 被忽略的變量：

企業(yè)級(jí)存儲(chǔ)的真實(shí)運(yùn)行環(huán)境

在AI服務(wù)器與數(shù)據(jù)中心場(chǎng)景下

存儲(chǔ)系統(tǒng)呈現(xiàn)明顯的混合架構(gòu)特征

NVMe ：承載高并發(fā)、高吞吐的核心業(yè)務(wù)與熱點(diǎn)數(shù)據(jù)訪問(wèn)，優(yōu)勢(shì)在于低延遲、高IOPS，滿足性能敏感型業(yè)務(wù)需求；

SATA ：承載冷數(shù)據(jù)、歸檔數(shù)據(jù)及大容量存儲(chǔ)場(chǎng)景，優(yōu)勢(shì)在于單盤(pán)容量大、單位成本低，優(yōu)化整體TCO；

變量一：生態(tài)與兼容性

升級(jí)以“增量演進(jìn)”為主

受服務(wù)器與存儲(chǔ)設(shè)備3–5年生命周期影響，存量系統(tǒng)仍以SATA/SAS為主，新一代平臺(tái)逐步導(dǎo)入NVMe，不同代際設(shè)備長(zhǎng)期共存。場(chǎng)景區(qū)別如下:

AI數(shù)據(jù)中心要求存儲(chǔ)IO性能越快越好，靜態(tài)數(shù)據(jù)耐久性要求次之；

而市政數(shù)據(jù)中心要求存儲(chǔ)IO性能夠用就好，靜態(tài)數(shù)據(jù)的耐久性要求較高；

變量二：兼容方案受限

多協(xié)議兼容依賴(lài)橋接或協(xié)議轉(zhuǎn)換，易引入數(shù)十微秒延遲；全面替換NVMe涉及軟硬件整體升級(jí)，遷移成本較高。

圖為三種存儲(chǔ)接口在4KB隨機(jī)讀場(chǎng)景下的延遲性能

03 被重構(gòu)的路徑：

雙模主控成為新解法

以U.2接口為例，其由SATA-e演進(jìn)而來(lái)，可兼容SATA/SAS并支持PCIe通道，具備多協(xié)議物理基礎(chǔ)，雙模主控在芯片層完成多協(xié)議兼容，使接口層的兼容能力在系統(tǒng)內(nèi)部得到更有效的承接。

圖為連接器標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范

04 雙模主控的核心技術(shù)實(shí)現(xiàn)

SATA III & PCIe 3.0 組合式 企業(yè)級(jí)自研主控H3361

圖為H3361企業(yè)級(jí)自研主控架構(gòu)

協(xié)議

支持SATA 3.0與NVMe 1.3（PCIe 3.0×2）協(xié)議，通過(guò)復(fù)用同一PHY接口，并在中間處理層與后端NAND層實(shí)現(xiàn)資源共享，復(fù)用同一套PCB設(shè)計(jì)，通過(guò)板級(jí)選擇支持SATA模式和NVMe模式，兼顧兼容性、功耗與性能。

形態(tài)

可應(yīng)用于M.2或U.3形態(tài)SSD，也可分別作為SATA或NVMe主控獨(dú)立使用。

前端接口層：多協(xié)議接入與切換

·雙通道協(xié)議

SATA通道、NVMe通道

·模式切換

通過(guò)板級(jí)跳線和固件配合選擇支持兩種不同模式

中間處理層：統(tǒng)一調(diào)度與資源管理

·多核CPU(RISC-V）

統(tǒng)一處理SATA/NVMe命令解析、調(diào)度。

·共享FTL

一套閃存轉(zhuǎn)換層，共享磨損均衡、GC、壞塊管理等，適配兩種協(xié)議LBA映射。

·緩存管理

OCB/DRAM緩存共用，提升讀寫(xiě)一致性。

后端NAND層：存儲(chǔ)資源復(fù)用

·閃存通道（4通道）

ECC引擎、通道級(jí)RAID、NAND PHY雙模共用，最大化硬件利用率。

05 雙模主控帶來(lái)的系統(tǒng)級(jí)價(jià)值

適配多場(chǎng)景與多代際平臺(tái)部署需求

降低系統(tǒng)復(fù)雜度，支持平滑升級(jí)路徑

優(yōu)化成本與能效結(jié)構(gòu)

在數(shù)據(jù)中心場(chǎng)景

雙模主控通過(guò)芯片層的協(xié)議兼容

將多協(xié)議共存轉(zhuǎn)化為系統(tǒng)內(nèi)可調(diào)度、可管理的能力

在保障既有系統(tǒng)兼容性的同時(shí)

支撐高效的詞元（Token）數(shù)據(jù)處理

成為AI時(shí)代存儲(chǔ)接口演進(jìn)的重要變量