Что нужно знать о стандарте U.3

U.3 – это трехинтерфейсный (‘Tri-mode’) стандарт, созданный на основе спецификаций U.2 и использующий тот же коннектор SFF-8639. Этот стандарт объединяет интерфейсы SAS, SATA и NVMe в одном контроллере. При наличии соответствующей поддержки со стороны прошивки формат U.3 также поддерживает опции «горячей замены» дисков одного типа на диски другого типа (из трех вышеперечисленных).

С развитием технологий Big Data растет и потребность в высокопроизводительных накопителях. И в частности, в связи с ростом интенсивности рабочих нагрузок растут требования к надежности хост-контроллеров устройств для хранения данных. Рассмотрим особенности контроллера U.3 с точки зрения сборки аппаратных конфигураций.

Ключевые отличия от U.2

В общем и целом

Стандарт U.2 предполагает, что для каждого протокола используется свой адаптер интерфейса, своя объединительная плата корпуса и свой контроллер, в то время как U.3 использует один и тот же адаптер, одну и ту же объединительную плату и один и тот же контроллер для всех трех типов накопителей, подключаемых к одному и тому же слоту. Это может означать существенное преимущество, поскольку по прогнозам использование SAS и NVMe в ближайшие годы будет расти, а SATA – наоборот, снижаться (согласно OpenCompute).

В части контактных выводов

Для настройки хост-конфигурации под любой из трех типов дисков в U.3 предусмотрены дополнительные контакты, определяющие тип подключенного накопителя. В U.3 для сигнала IfDet предусмотрено два контакта, тогда как в U.2 – только один. Два контакта нужно для обеспечения достаточного числа комбинаций, позволяющих идентифицировать тип диска. Чтобы определить, какой диск подключен, хост использует различные комбинации PRESENT и IfDet.

Основная разница между дисками NVMe U.3 и U.2 заключается в том, что конфигурации выводов для линий данных у них различаются, при этом для передачи данных все протоколы используют один и тот же набор контактов. Далее идут контакты Host Port Type (HPT0 и HPT1), которые используются прежде всего дисками U.3 Gen-Z и U.3 NVMe. Различные комбинации сигналов на этих контактах позволяют диску определить тип хоста, к которому он подключен.

Тем не менее, диски U.3 обратно совместимы с хост-конфигурациями U.2, при этом диск U.3 определяет тип хост-интерфейса подключения по соответствующей комбинации сигналов HPT0 и HTP1 (open/ ground) и настраивает линии данных. Диски U.3 также могут работать как двухпортовые диски NVMe в системах с соответствующей поддержкой.

Диски U.2 не совместимы с хостами U.3.

Проблемы остаются – как их решать?

В ходе совместной работы с одной из ведущих компаний, занимающихся разработкой хостов U.3, мы столкнулись со следующим затруднением: совместимые NVMe-диски для U.3 сложно раздобыть, поскольку стандарт U.3 ввиду своей новизны не столь широко распространен. NVMe-диски U.2, к сожалению, не работают с хостами U.3 из-за несовместимости контактных выводов линий данных. Однако решением может стать стандарт SFF-TA-1001 – он предлагает конфигурацию контактов, соответствующую U.3, и обратно совместим с U.2, благодаря чему диски U.3 могут работать с хостами U.2 и U.3.

Дальнейшие перспективы U.3

Крайне важно в будущем иметь надежные решения для тестирования хостов и накопителей U.3. В настоящее время мы разрабатываем модуль-переключатель U.3, который обеспечивает автоматическую «горячую замену» дисков посредством индивидуальных или групповых подключений/ отключений любых соединений (устройств), включая все линии данных, корзину и линии питания. Это также один из первых модулей, поддерживающий внешние управляющие импульсы, и в ближайшей перспективе в него будет добавлена функция мониторинга корзины.

Однако это не решает все вопросы: стандарт U.3 отсылает читателя к спецификациям стандартов PCIe или SAS, в зависимости от того, какой тип накопителей его интересует. Проблема в том, что линии данных PCIe имеют импеданс 85 Ом, а линии SAS – 100 Ом. На какой импеданс рассчитан хост U.3?

Интересно, будут ли производители дисков решать эту проблему путем изменения-унификации импедансов этих устройств, чтобы привести их «к общему знаменателю».