在兼容性這個問題上，FORESEE P78A SSD用多項關鍵認證給出了答案

SSDFans 2021-02-09 00:00

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前兩天江波龍公號發布了“不止于性能，FORESEE P78A SSD斬獲多項兼容平臺認證”一文，阿呆安排我讀一下然后寫一點感想。

首先，我喜歡“不止于性能”這五個字，有大量的SSD評測文章：貼產品圖，貼PCB圖，貼產品參數，然后貼個性能測試的數據（而且連FIO都懶得用，直接CrystalDiskMark）。在看了千篇一律的各種性能測試之后，這次的東西有點意思。

其次，我覺得Modern Standby有點意思，在了解Modern Standby之前，有必要簡單了解一下ACPI規范中的S0~S5狀態。

S0：正常工作狀態

S1：也稱為POS（Power on Suspend，CPU停止工作），其他的硬件設備仍然正常工作；

S2：使用不多，我們不做介紹

S3：待機（Suspend to RAM）, 即是把 windows 當前存在內存中的所有資料保存不動，然后進入“假關機”。此時除了內存需要電源來保持資料以外，其它的設備，裝置全部停止供電。

S4: 休眠(Suspend to Disk), 即是把 windows 內存中的資料完整的保存在硬盤中，等開機時就直接從保存這些資料的地方直接完整的讀到內存中，不需要跑一堆應用程序。

S5: 關機狀態

Modern Standby介紹

S3/S4雖然能省電，延長筆記本電腦的使用時間，但是恢復時間過長，已經無法適應當前我們的使用習慣。現在的用戶都被智能手機慣壞了，拿出手機點亮屏幕就要馬上開始操作，如果要等個10來秒那簡直不能忍耐。Intel和微軟順勢推出了Modern Standby的概念，希望能在筆記本上實現類似手機的體驗。比如，用戶合上屏幕就開始省電，打開屏幕就馬上恢復使用，這樣就能做到在不影響客戶體驗的情況下節省電力。

Modern Standby既不是S0，也不是S1，因為CPU并不是處于全速工作狀態（S0），但是也沒有完全關閉（S1）。我們希望手機在屏幕關閉的時候能夠放歌，收微信，同理Modern Standby也賦予筆記本在省電模式下在后臺處理任務的能力，比如收郵件。那我們可以考慮將其理解為S0.5。

那么Modern Standby對NVMe SSD的要求是什么呢？說通俗一點，盡量省電的情況下同時支持讀寫，對此時的讀寫性能沒有高要求（比如只有平時50%水平），但是要求恢復時間短。如果用技術語言表達，就是要求SSD實現高效的NVMe Power State管理。

NVMe 1.2協議中引入Power State的概念：

Power objective和Performance Objective: 系統層面的應用有功耗和讀寫性能的目標，這個是輸入。
Power Manager (Host Software): 這個我理解是NVMe Controller Device Driver
NVMe Express Power State：NVMe規定(Identify Controller Data Structure)最多支持32個Power State Descriptor，其中Power State Descriptor 0是必須support 的，其他都是可選。

Host是如何通過NVMe Power State來控制SSD的呢？大致流程如下：

1.Host給Controller發個Identify Controller Command, Controller會回復一個4K的數據包。

2.Host解析Byte 263獲知Controller支持的Power State的數量

3.Host解析Byte 2079:3140獲知每個Power State下Controller的具體屬性

?例如Controller可以支持四種Power State
?PS0: 均衡模式（平衡考慮功耗，讀寫性能，延遲，但每個都不突出）
?PS1: OLTP模式 –大量隨機小IO （要求低延遲）
?PS2: 視頻模式 –大小連續大IO (要求高吞吐量)
?PS3: 綠色模式 – 低能耗

4.Host根據正在運行的應用（例如郵箱服務，數據庫服務，視頻服務和股票交易服務等）選擇讓Controller合適的Power State，具體實現是通過Set Feature Command（Feature ID 0x02）,在DW 11的Bit 04:00寫入

5.同理，Host也可以通過Get Feature Command來獲知當前Controller所處的Power State

設幾個Power State跳來跳去容易，但具體的跳轉策略才是這個技術的核心價值所在：結合IO Pattern，功耗要求和Enter/Exit Latency來決定跳不跳，何時跳，跳哪里。要設定一個優秀跳轉策略，相信沒有人能夠比Intel + Microsoft更有發言權，而能通過他們的認證，說明P78A完全符合兩位大佬對于功耗和性能兩方面之間平衡的理解。

再次，UNH IOL也有點意思，主要體現在：

1.這不是一個強制的認證

?可以不參加，不影響賣盤
?但國際大廠一般都參加

2.這是一個很貴的認證

?報名成為會員要花錢（每年數千到上萬不等）
?成為會員獲取License文件以后，就獲得送測資格了，每年官方會定期舉行插拔大會讓廠商攜帶樣品集中起來進行測試，測試包括兩部分：

1.NVMe Conformance Test Suite （協議一致性測試）

2.NVMe Interoperability Test Suite （交互性測試）

每年的官方測試活動次數有限，每次大概3天左右，廠商這邊在官方送測前都會自己先進行預測試，預測試一般是跑UNH IOL PC Edition，然而官方正式測試一般是跑UNH IOL LeCroy Edition
你也可以預測試跑UHN IOL LeCroy Edition, 但需要先采購儀器，一套LeCroy的PCIe Analyzer和Exerciser加起來需要20萬美金

3.這是一個很花功夫的認證

UNH IOL認證會考驗SSD對NVMe協議支持的方方面面，以UNH IOL PC Edition 為例，測試項目一共有10個Group，分別是：

?Group 1: Admin Command Set
?Group 2: NVM Command Set
?Group 3: NVM Features
?Group 4: Controller Registers
?Group 5: System Memory Structure
?Group 6: Controller Architecture
?Group 7: Reservations
?Group 8: Autonomous Power State Transitions
?Group 9: Namespace Management
?Group 10: PCI Express Capability Registers

以Group 2里的read command為例，就有以下測試項目：

?Case 1: Valid Read, LR (Limited Retry)=0,FUA (Force Unit Access)=0
?Case2：SLBA out of Range
?Case 3：SLBA in range，NLB goes out of range
?Case 4：SLBA out of range，NLB>MDTS
?Case 5：SLBA out of Range, but lower dword=00000000
?Case 6: Invalid namespace ID
?Case 7: Invalid Namespace ID and SLBA out of range
?Case 8：Valid Read，LR=0，FUA=1
?Case 9：Valid Read，LR=1，FUA=0
?Case 10：Valid Read，LR=1，FUA=1
?Case 11：Valid Read， Invalid PRP address offset

可以看到，一致性測試除了正常read操作，基本上把read命令出可能出現的各種錯誤情況都考慮到了。這些錯誤情況每一個看起來都不復雜，固件處理起來也并不困難，但是要把所有命令的各種錯誤情況都處理的明明白白，固件工程師們需要投入大量的精力。

寫在最后，P78A順利通過Intel Modernstandby認證，我點贊。在UNH IOL這個非強制認證上花功夫，我喜歡。

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