PCIe SSD熱插拔

PCIe SSD最早是Fusion-IO推出來的，以快閃記憶體卡的形式被網際網路公司和數據中心廣泛使用。快閃記憶體卡一般作為數據緩存來使用，如果要在伺服器中集成更多PCIe SSD，快閃記憶體卡的形式就有局限了。快閃記憶體卡有以下缺點：

l 插在伺服器主板的PCIe插槽上，數量有限；

l 通過PCIe插槽供電，單卡容量受到限制；

l 在PCIe插槽上，容易出現散熱不良導致宕機的問題；

l 不能熱插拔。如果發現PCIe快閃記憶體卡有故障，必須要停止服務，關閉伺服器，打開機箱，拔出快閃記憶體卡。這對有成百上千臺伺服器的數據中心來說，管理成本非常高。

所以，如圖所示，PCIe SSD推出了新的硬體形式：SFF-8639，又稱U.2。U.2 PCIe SSD類似於傳統的盤位式SATA、SAS硬碟，可以直接從伺服器前面板熱插拔。

圖1-1 熱插拔示意圖（本圖來源於Oracle NVMe SSD熱插拔說明）

當伺服器有很多個可以熱插拔的U.2 SSD之後，存儲密度大為提升，更重要的是，U.2 SSD不只可以用作數據緩存，關鍵數據也可以放在其中。通過多個U.2 SSD組成RAID陣列，當某個U.2 SSD故障之後，可以通過前面板顯示燈確定故障SSD盤位，予以更換。同時，不會造成伺服器停止服務或者數據丟失。

目前有很多伺服器廠商都發布了有很多U.2 SSD盤位的伺服器，有的是少數U.2 SSD和多數SATA HDD混合，有的甚至是24個純U.2 SSD盤位。配備了高密度SSD的伺服器對數據中心來說，可以大幅減少傳統伺服器的數量，因為很多企業應用對存儲容量要求並不高，傳統機械硬碟陣列的容量很大，卻是處於浪費狀態。企業對硬碟帶寬的要求更高，一臺SSD陣列伺服器能夠支持的用戶數是HDD陣列伺服器的好幾倍，功耗和製冷成本卻少了好幾倍。目前，房租和土地成本越來越高，能夠在有限的數據中心空間中為大量用戶提供服務對電信、視頻網站、網際網路公司等很多企業來說，非常重要。所以，可以預期，隨著快閃記憶體的價格逐年下降，配備SSD陣列的伺服器使用會越來越廣泛。

我們來看看PCIe SSD熱插拔的技術實現。傳統SATA、SAS硬碟是通過HBA和主機主機通信，所以也是通過HBA來管理熱插拔。但是，PCIe SSD直接連到CPU的PCIe控制器，熱插拔需要驅動直接管理。根據Memblaze公司公眾號的介紹，一般熱插拔PCIe SSD需要幾方面的支持：

l PCIe SSD：一方面需要硬體支持，SSD在插盤過程中產生電流波峰導致器件損壞。另一方面，控制器要能自動檢測到拔盤操作，避免數據因掉電而丟失。

l 伺服器背板PCIe SSD插槽：需要通過伺服器廠家了解是否支持U.2 SSD熱插拔。

l 作業系統：要確定熱插拔是作業系統還是BIOS處理的，也是需要諮詢伺服器主板廠家來確定。

l PCIe SSD驅動：不管是Linux內核自帶的NVMe驅動，還是廠家提供的驅動，都需要在各種使用環境中做過大量熱插拔穩定性測試，避免在實際操作中因為驅動問題導致系統崩潰。

拔出PCIe SSD的基本流程如下：

查看更多內容，掃描下圖二維碼，閱讀原著和以上大圖。