嵌入式系统新一代存储技术解析

HyperDuo可以在"安全"或"容量"模式下工作。安全模式的工作方式类似于缓存，在此模式下，常用文件同时存储在硬盘驱动器和闪存驱动器上。其优势在于，硬盘驱动器始终包含有效的文件系统。容量模式类似于RAID 0，在此模式下，数据被分割到两个驱动器中。系统需要两个驱动器都工作。

　　HyperDuo与大多数其他混合解决方案之间最大的不同在于，HyperDuo在文件级别运行，而不是在扇区级别运行。另一个不同之处是，到闪存的所有数据传输都发生在访问文件之后，而不在访问过程中传输。

　　此过程可以透明方式进行，高级用户可以明确地对闪存中的文件进行pin操作。这种技术比SAS控制器(一般提供基于闪存的缓存)的成本低，因为HyperDuo可以充分利用SATA控制器上的ARM处理器，并且不需要片外存储器或者带蓄电池后备电源的缓存。

　　像LSI公司的MegaRAID控制器等SAS控制器，一般采用更加传统的缓存技术。具体来讲，LSI CacheCade采用闪存驱动器作为一组硬盘驱动器的二级缓存层。它可以处理容量高达512GB的阵列。Adaptec公司的maxCache包含硬件和软件。

　　CacheCade的工作方式类似于典型的缓存控制器，它将常用扇区的数据加载到闪存中。性能往往高出混合驱动器很多，闪存的数量由所有者控制。系统可以处理多达32个SSD。

　　其他差别，也就是大多数SAS控制器支持的能力在于，可以将存储器作为虚拟驱动器。同样，存储器可以基于RAID配置。比如，单个控制器可以处理像RAID 5、RAID 0和RAID 60阵列的组合，其中每个阵列都包含多个虚拟驱动器。反过来，这些配置中的任意一种配置都可以与闪存匹配。这些控制器一般用于企业服务器，配置往往更加简单，只有单个RAID阵列。互联网服务提供商(ISP)和企业环境可以充分发挥虚拟化技术的优势，但是可能需要具有不同特性的多种虚拟驱动器。此外，这些比较昂贵的SAS控制器还可以处理这些常规操作。

图6：HighPoint公司的RocketHybrid采用Marvell公司的HyperDuo SATA控制器技术在单个Windows混合存储设备中整合了硬盘驱动器和固态磁盘驱动器。

　　尽管SATA和SAS闪存驱动器有许多优势，但是接口却有带宽限制。闪存的运行速度可能比硬盘驱动器快，供应商将提供使用PCI Express连接至主机的解决方案。PCI Express可以通过增加通道数进行扩展。

　　Fusion-io公司的ioDrive Octal板通过x16 PCI Express连接提供闪存(图7)。它支持6Gbps带宽，可提供高达每秒1百万次I/O操作的速度。此板以模块化形式构建，可处理容量高达5.12 TB的闪存。ioDrive Octal的外观与传统的模块设备相似。

图7： Fusion-io公司的ioDrive Octal板通过PCI Express提供闪存，可提供6GBps的带宽和高达5.12 TB的存储容量。

　　基于PCI Express的闪存解决方案现在可谓遍地开花。耐用型应用可以采用Extreme Engineering Solutions XPort6103 XMC模块这样的产品(图8)。

　　XPort6103可以提供容量高达0.5TB的闪存。它采用PCI Express x1接口，提供可选的3Gbps SATA和加密支持配置。此外，由于在嵌入式应用中很有可能会兴起长使用寿命优于高容量这样一种趋势，因此XPort6103采用SLC NAND闪存。其读性能和写性能分别为200MBps 和120MBps。

图8： Extreme Engineering Solutions XPort6103模块插入XMC插槽，具有高达0.5TB的闪存容量。

　　非易失性存储器主机控制器接口(NVMHCI)工作组的NVM Express规范，是一个针对基于PCI Express存储器设计的新标准。此标准受到包括英特尔在内的众多供应商支持。

网络和互联网

　　这些存储技术可满足嵌入式应用、PC和服务器环境的需求，但还有另一个持续增长的主要领域，即网络存储。"云"和"云存储"一直都是最为热门的话题，其背后毫无疑问需要技术支撑。

　　现在，文件服务器更有可能是带一个或多个硬盘驱动器的网络附加存储(NAS)设备。许多专用片上系统(SoC)都针对这一领域，比如Applied Micro公司的多核Mamba以及PLX公司的NAS7825。

　　这些芯片一般包含RAID加速芯片和多个吉比特以太网端口。对RAID 1和RAID 5的支持比较普遍，而RAID 6以及RAID 50(RAID 5+0)与RAID 60的组合也很常见。加密支持也是这种混合配置的公共部分，它甚至可以在不使用硬件加密驱动器的情况下实现安全存储。此类芯片可以实现低成本有线和无线NAS服务器。

　　Marvell公司的Armada芯片是NAS设备的一种变体，此芯片一般用于被称为"插座式计算机"的设备，PogoPlug公司的产品系列就是这种设备的一个例子。PogoPlug Pro支持多达四个USB外部驱动器，这些驱动器一般都是硬盘驱动器(图9)。此外，前面板USB连接也是专为USB闪存驱动器而设计的。

图9：PogoPlug是一个带四个USB端口的NAS设备，仅支持外部存储。其互联网支持是PogoPlug区别于大多数NAS的差异化功能。