隨著企業級存儲系統中對各種存儲設備中數據的需求越來越大，用戶有必要使用端到端的數據轉換協議，如通過PCI Express(PCIe)確保高質量高帶寬傳輸。PCIe G3規格支持每道8G/s的數據傳輸帶寬，因此可以讓主服務器在存儲設備和系統緩存之間進行高速數據傳輸。

對速度的需求

從架構而言，存儲平臺由四個設計組件組成：CPU，緩存，存儲和主機界面。隨著數據域虛擬化需求的提高，對存儲系統的傳輸速度也有多重要求?，F在CPU由多核組成，可以每兩到三年就令其性能翻倍。存儲和緩存子系統在增加帶寬(用于HDD的SAS/SATA 3.0，基于閃存的SSD和用于緩存的DDR3)。現在的問題在于如何通過SAS/SATA，PCIe，USB3.0和UFS等優化主機界面提高其性能，靈活性和可靠性。

帶寬時存儲平臺的關鍵需求，因為查詢的數量，SSD設備和存儲設備的傳輸量都在增長。PCIe通過增加頻率(PCIe G3)和使用多通道(x1, x2, x4, x8, x16, 或x32)的方式。原始數據帶寬已經從PCIe G1中的250Mbps增長為PCIe G3的1G/s。此外， G3中的數據連接完整性和均衡性將促進PCIe的推廣，且在性能改善的同時，成本和能耗會顯著減少。在初始化期間，PCIe連接在不涉及固件或操作系統的情況下得到提升。

因此，Gen3 x4 鏈接的容量比SATA/SAS 3.0的600MB/s要大。所以PCIe G3帶寬可以支持多個ONFI 3.0 ，快速閃存的10個通道可超過500MB/S。同樣，PCIe G3可以保持更高的數據傳輸速率，而即便SAS/SATA容量用完，存儲平臺的主機命令也有剩余空間可用。

虛擬化的作用

虛擬化可以啟用高級資源共享改善存儲平臺的靈活性和性能。虛擬化可以實現單一存儲系統上的多系統映射(SIs)。所以，單個的物理I/O設備可作為多虛擬設備使用，還可以單獨服務多系統映射。

可使用純軟件方法解決虛擬化問題。在這個案例中，一個虛擬化的中介被用作虛擬化。虛擬化中介僅對從系統映射到硬件的連接負責。這一方案無法擴展，虛擬化的中介也成為性能瓶頸。

PCIe I/O虛擬化(IOV)為虛擬化添加硬件支持解決了這一問題。豐富的PCIe虛擬化特性減少了虛擬中介軟件的開銷，使其為其在一個合理的范圍。這種PCIe設備中IOV的硬件加速導致延時的銳減，而且較純軟件的虛擬化方案而言，傳輸量也獲得改善。

本地虛擬化與基于虛擬中介的IOV相比，傳輸量翻了一番。PCIe將虛擬化藏于存儲系統之外，使其察覺不到自己正被共享。同樣，PCIe具有向后兼容性(Gen1/2和PCI);這意味著如果一個支持IOV的設備被插入不能識別IOV的軟件/固件時，該設備會被視為基礎PCIe設備，仍能發揮作用。而且，PCIe為不同的系統拓撲結構都提供了IOV，例如，單root和多root(刀片系統)。有了這些性能后，就有機會讓存儲系統利用PCIe IOV了。

[page]

PCIe 擴展應用至存儲

PCIe同樣提供協議擴展至本地協議。這些擴展具有可選性但卻為專有應用添加了有用的特性。下面是可應用于存儲的一些性能：

1. 多點播放可向多個接收器播放單一數據組或是命令。這在把數據傳輸到RAID或鏡像存儲。

2. ARI(Alternative Routing-ID Interpretation)允許IOV，這樣就指出256個函數(物理或虛擬)。

3. 可調整大小的基礎地址注冊器(BAR)可根據系統限制選擇BAR光圈大小。這就便于為不同的緩存需求創建適配器，從高端服務器到普通工作用不等。

4. TLP進程示意通過托管緩存和系統緩存優化了PCIe數據包進程。

5. DBFF為改進的平臺能耗管理同步了DMA操作。

PCIe G3為不同數據類型提供支持，如服務質量，能耗管理，數據完整性和錯誤處理。PCIe G4工作已經開展;與G3相比起帶寬又會翻一番，但是能耗卻不變。除了增加PCIe4的傳輸速度外還會減少延時和增加標準細則，如轉發錯誤糾正，更深層次的管道鋪設，錯誤報告和控制。這些都是PCIe將獲得性能提高支持存儲平臺的佐證。

簡而言之，帶有PCIe G3托管界面的存儲平臺實現了性能最大化。使用I/O虛擬化和協議擴展的PCIe G3方案解決了不斷增長的帶寬，性能和靈活性的需求。至于芯片系統的部署，可配置閃存和PCIe G3控制器IP將極大推進PCIe G3的推廣。