PCIe協(xié)議分析儀作為PCIe總線分析的基本工具，不僅僅用于主機(jī)，網(wǎng)絡(luò)，存儲系統(tǒng)等各種IT和通訊設(shè)備針對PCIe插卡的問題分析，同時也是PCIe/NVMe SSD分析的必備工具。

作為PCIe協(xié)議分析革命性創(chuàng)新的領(lǐng)導(dǎo)者，SerialTek公司的PCIe Gen 4和Gen 5協(xié)議分析儀不僅顛覆了傳統(tǒng)的PCIe協(xié)議分析儀架構(gòu)設(shè)計(jì)，大大提高了協(xié)議分析儀的性能以及用戶的測試效率，改變了用戶使用PCIe協(xié)議分析儀的習(xí)慣，同時，它也提供了超高的靈活性和業(yè)內(nèi)最高的性價比，讓更多的公司買得起PCIe Gen 4 和Gen 5協(xié)議分析儀。下面我們簡要介紹一下這些創(chuàng)新功能。

SerialTek PCIe Gen 4協(xié)議分析儀創(chuàng)新功能

“秒”級解碼

在開發(fā)/測試的不同階段使用分析儀的時候可能存在不同的應(yīng)用場景。例如，非常早期的階段可能在使用分析儀的時候需要設(shè)置觸發(fā)條件抓取少量的數(shù)據(jù)分析即可，但是在產(chǎn)品的后期測試階段，AE支持，客戶方案支持，或者產(chǎn)品發(fā)布以后的技術(shù)支持階段，很多不容易復(fù)現(xiàn)的問題往往需要抓取大量數(shù)據(jù)，例如，NVMe SSD運(yùn)行很長時間以后出現(xiàn)讀/寫不匹配(Read/Write Miscompare)，這種情況下往往采用大壓力并發(fā)讀/寫， Write和Read同一個Sector的時間會間隔幾秒有時甚至更長，這個時候需要抓取所有讀/寫數(shù)據(jù)然后進(jìn)行對比分析。SeriaTek支持最大配置144G Buffer，但是這么大的Buffer抓到以后解碼就成為影響測試效率多個一個嚴(yán)重問題。SerialTek的創(chuàng)新設(shè)計(jì)使得抓取144G Buffer以后可以在1秒鐘之內(nèi)全部解碼所有的PCIe層（DLLP, TLP）以及NVMe層命令。如果工程師簡單分析解碼后如果發(fā)現(xiàn)不是所需要的Trace可以立即重新開始抓取。

對比：傳統(tǒng)分析儀抓取數(shù)據(jù)以后必須經(jīng)過兩個步驟解碼：1）將Trace從分析儀Buffer讀取到電腦；2）通過電腦的CPU/內(nèi)存進(jìn)行解碼。不考慮電腦是否在傳輸和解碼過程中是否會死機(jī)，那么傳統(tǒng)分析儀讀取144G buffer大概需要10 – 12小時；解碼大概需要另外10 – 12 小時。即，傳統(tǒng)分析儀需要20 – 24小時以后工程師才能看到第一行解碼。有興趣的朋友可以親自測試一下。

“極速”存儲

抓到144G buffer分析解碼以后如果覺得需要保存下來供其他部門或者同事協(xié)同分析，那么需要多少時間呢？SerialTek提供多種方式保存Trace文件：

保存到分析儀內(nèi)置的閃存盤

SerialTek PCIe Gen 4協(xié)議分析儀內(nèi)置最大2TB Gen 3 x4 NVMe SSD（Samsung EVO970），寫入速度大概在350MB/S，保存144G大概需要6.5分鐘。這是目前使用SerialTek最推薦的方式。

保存到用戶電腦（通過網(wǎng)絡(luò)傳輸）

SerialTek提供1個千兆，外加2個萬兆10GE端口用于管理和導(dǎo)出數(shù)據(jù)，工程師通過千兆端口導(dǎo)出Trace的速度大概在90MB/s (千兆理論速度是1.25Gbps)；單端口10GE提供1GB/s速度，雙端口10GE提供2GB/s速度。如果需要使用10GE，建議使用臺式機(jī)或者服務(wù)器配置Intel 雙10GE端口網(wǎng)卡。

保存到外置PCIe閃存盤或者陣列

SerialTek支持2個Oculink，可以通過Oculink to U.2線纜接入NVMe SSD或者直接接入Oculink的盤柜。

保存到USB 3.0移動硬盤

SerialTek支持2個USB 3.0端口，可以直接將U盤插入，然后直接將trace文件保存到U盤。

對比：SerialTek分析儀采用高性能服務(wù)器設(shè)計(jì)，內(nèi)置標(biāo)準(zhǔn)Linux系統(tǒng)，大大提高了Trace文件保存的速度和保存方式的多樣性。傳統(tǒng)的PCIe分析儀架構(gòu)可以認(rèn)為類似一臺終端“打印機(jī)”，本身僅提供抓包功能，不提供處理和分析，所有操作全部依靠工程師的電腦。所以，電腦性能配置強(qiáng)一些可能體驗(yàn)稍好一些。但是，傳統(tǒng)分析儀內(nèi)部非常“弱雞”的CPU及其精簡的Linux系統(tǒng)嚴(yán)重束縛了USB或者千兆以太網(wǎng)導(dǎo)出數(shù)據(jù)的速度，平均導(dǎo)出速度在5MB/s。

信號“高保真”設(shè)計(jì)

SerialTek的所有AIC, U.2/U.3, M.2的Interposer分析板卡采用其專利技術(shù)的SIFI信號高保真（Signal Fidelity）設(shè)計(jì)，Interposer除了兩端接插件部分有大概合計(jì)約2 %左右的信號衰減外，板內(nèi)幾乎沒有信號衰減，主要原因在于其設(shè)計(jì)采用了高成本的“宇航級”分路器件將PCIe Upstream和Downstream雙向數(shù)據(jù)導(dǎo)出到協(xié)議分析儀主機(jī)，進(jìn)/出Interposer的信號眼圖幾乎一樣。

對比：傳統(tǒng)分析儀在處理Gen 4的信號的時候?yàn)榱藴p少Interposer帶來的衰減，全部采用對于信號進(jìn)行增強(qiáng)的方式進(jìn)行處理，導(dǎo)致Interposer入口的信號和出口的信號的眼圖差距較大。這就是導(dǎo)致很多看到很奇怪的現(xiàn)象：1）接入分析儀Interposer以后“原來的問題不見了”；或者2）接入分析儀Interposer以后“出現(xiàn)了新問題”。

無需抓取“上電過程”

SerialTek分析儀設(shè)計(jì)采用其專利技術(shù)，無需抓取PCIe上電初始化過程即可實(shí)現(xiàn)正確解碼。這一點(diǎn)非常重要，因?yàn)楹芏鄦栴}的復(fù)現(xiàn)需要反復(fù)重啟電腦或者插拔NVMe SSD，SerialTek PCIe 分析儀只要處于加電狀態(tài)，不論工程師打開/連接協(xié)議分析軟件與否，分析儀內(nèi)部都會時刻監(jiān)控每次上電PCIe初始化過程中任何config space, controller register, 協(xié)商的速度和位寬（如：Gen 4 x4），以及admin和I/O隊(duì)列的創(chuàng)建和拆除時間等等，所以任何時候連接分析儀開始抓取數(shù)據(jù)（即便已經(jīng)錯過了上電初始化過程），然后分析儀都會按照正確的信息進(jìn)行解碼。

對比：傳統(tǒng)PCIe分析儀由于設(shè)計(jì)的缺陷，必須嚴(yán)格按照如下順序抓取數(shù)據(jù)：1）協(xié)議分析儀上電；打開軟件，鎖定協(xié)議分析；2）設(shè)置分析儀參數(shù)，開始抓取數(shù)據(jù)；3）待測主機(jī)上電。如果主機(jī)上電以后再連接分析儀抓取數(shù)據(jù)很可能會解碼錯誤。這樣設(shè)計(jì)的原因在于分析儀必須先“經(jīng)歷”PCIe初始話過程學(xué)習(xí)到這些參數(shù)，作為后面解碼的依據(jù)。但是這在工程師需要反復(fù)重啟復(fù)現(xiàn)問題的時候成為嚴(yán)重缺陷，即，某一次重啟可能導(dǎo)致PCIe協(xié)商的某些參數(shù)變化，結(jié)果導(dǎo)致解碼全部錯誤。該問題在傳統(tǒng)分析儀上無法解決，反復(fù)重啟解碼錯誤的問題100%會出現(xiàn)。

“靈活”的多盤測試場景下的“過濾和觸發(fā)”

現(xiàn)在大部分的測試場景都是同時測試很多塊盤，例如：Gen 4 x16 host card外連4塊Gen 4 x4 NVMe SSD，或者Gen 4 x16 host card連接一個8盤位 Gen 4 x4 JBOF盤柜。如果將AIC Interposer串接在host card和主機(jī)PCIe slot之間，希望僅抓取某個NVMe SSD的流量（不記錄其它盤的流量），或者希望設(shè)置一個trigger condition僅針對某個特定的NVMe SSD進(jìn)行觸發(fā)（而不是誤觸發(fā)其它SSD），SerialTek可以自動掃描到每個SSD的BDF信息，允許工程師根據(jù)下面的條件設(shè)置過濾或者觸發(fā)：

BDF – Bus, Device, Function，可以具體定位到某塊NVMe SSD

Control Registers

Queues

對比：傳統(tǒng)分析儀無此功能，無法有效利用buffer或者正確觸發(fā)某個具體的NVMe SSD的流量。

“完美”M.2低功耗支持

SerialTek的PCIe Gen 4協(xié)議分析儀在Asus Z390，以及Thinkpad, Dell, Huawei等筆記本電腦，以及Gen 4 M.2 （例如：目前在研的最新微軟Surface Book）的ASPM L1.2低功耗模式下工作非常良好，進(jìn)出TS1/TS2，抓取數(shù)據(jù)，解碼非常完美。

對比：傳統(tǒng)分析儀由于Interposer以及內(nèi)部芯片設(shè)計(jì)問題，可能在M.2 SSD進(jìn)/出低功耗的過程中出現(xiàn)錯包，丟包等一些異常問題。

“四盤”分析合一

SerialTek PCIe分析儀提供的U.X Interposer實(shí)現(xiàn)了Single Port/Dual Port, U.2/U.3 SSD四種組合的NVMe SSD通過一個Interposer即可實(shí)現(xiàn)支持，大大方便了企業(yè)級客戶分析當(dāng)前以及未來2.5’ NVMe SSD的需要，也降低了采用第三方外接卡轉(zhuǎn)換對于Gen 4 信號帶來的風(fēng)險，同時也間接降低了產(chǎn)品的擁有成本。而且，SerialTek支持在一個軟件界面上同時顯示Dual Port兩個端口的解碼（支持在界面上顯示/隱藏某一個端口）。

對比：傳統(tǒng)分析儀無法作到下面兩點(diǎn)中的至少一點(diǎn)：1）無法通過一臺設(shè)備分析Dual Port，需要購買兩臺PCIe Gen 4 分析儀通過復(fù)雜的堆疊技術(shù)實(shí)現(xiàn)每臺分析儀抓取其中一個Port；2）不支持U.3，需要外配第三方U.2/U.3轉(zhuǎn)換卡。

Gen 5 Ready

SerialTek Gen 4 分析儀支持Gen 5，可以通過購買相應(yīng)升級服務(wù)包直接升級到Gen 5。

對比：市場上有些Gen 4分析儀產(chǎn)品不支持升級到Gen 5。

“遠(yuǎn)程分析”和“遠(yuǎn)程協(xié)作”

SerialTek分析儀通過內(nèi)部的CPU進(jìn)行解碼分析，用戶可以認(rèn)為客戶端協(xié)議分析軟件只是接收分析儀傳過來的畫面，類似于使用Teamviewer或者微軟的遠(yuǎn)程桌面一樣。當(dāng)前，美國受“疫情”影響下的員工遠(yuǎn)程使用SerialTek PCIe Gen 4 分析儀已經(jīng)成為常態(tài)，只要讓實(shí)驗(yàn)室的同事搭建好測試環(huán)境，測試工程師在家通過Cisco VPN或者其它類似軟件登陸公司內(nèi)網(wǎng)后，可以直接在家里電腦上連接，鎖定，配置分析儀，然后抓取數(shù)據(jù)，解碼分析的速度和在辦公室本地操作一樣，幾乎沒有任何影響。

另外，抓取到數(shù)據(jù)后，工程師可以邀請其它站點(diǎn)的同事直接連接到該分析儀打開buffer或者存儲在分析儀內(nèi)部的Trace文件系統(tǒng)分析，該功能對于跨國公司分析PCIe問題非常便利，無需再在不同站點(diǎn)之間來回搬運(yùn)Trace文件。

對比：傳統(tǒng)的PCIe協(xié)議分析儀必須在本地使用，因?yàn)樗仨毻ㄟ^USB/ETH將Trace文件導(dǎo)出到本地電腦進(jìn)行分析，效率非常低下。

“隨時斷網(wǎng)”

由于SerialTek采用高性能主機(jī)設(shè)計(jì)，里面使用標(biāo)準(zhǔn)Linux系統(tǒng)而不是精簡Linux，所以可以完整保持網(wǎng)絡(luò)連接的狀態(tài)。工程師在使用SerialTek Gen 4分析儀的時候再也不用擔(dān)心萬一網(wǎng)線碰掉導(dǎo)致抓取的數(shù)據(jù)無法讀取的問題了。工程師可以隨時斷開網(wǎng)線，然后接上網(wǎng)線。這對于很多負(fù)責(zé)客戶支持的工程師非常有幫助，在客戶現(xiàn)場設(shè)置好分析儀開始抓取數(shù)據(jù)以后，即可合上筆記本離開而不用擔(dān)心第二天過來無法連接分析儀。

對比：傳統(tǒng)的PCIe分析儀通過USB/ETH不能斷開連接，一旦斷開（例如筆記本休眠后重啟打開），那么即便分析儀已經(jīng)抓到需要的數(shù)據(jù)了，該數(shù)據(jù)再也無法讀取。工程師必須重新啟動分析儀重新連接電腦進(jìn)行抓取，這個抓取過程必須保證電腦和分析儀實(shí)時在線。

“超高”性價比

SerialTek提供的PCIe Gen 4分析儀在提供上述強(qiáng)大功能的基礎(chǔ)上，比傳統(tǒng)的PCIe Gen 4協(xié)議分析儀在價格上低出許多，成為大部分公司都可以“買得起”的PCIe Gen 4分析儀。

SerialTek PCIe Gen 4分析儀之所以提供上述這些創(chuàng)新功能和高性能，在于該分析儀在研發(fā)指出已經(jīng)考慮到了Gen 4協(xié)議分析面臨的技術(shù)挑戰(zhàn)。

Gen 4協(xié)議分析面臨的技術(shù)挑戰(zhàn)

我們知道，Gen 4 NVMe SSD一般為Gen 4 x4，即16G x4 = 64G，如果雙向都打滿流量（RW: 50/50）測試暴露問題的話那么速度為64G * 2 = 128Gbps（約12GB/S）。由于協(xié)議分析儀抓包后要加上時間戳以及很多其它格式化信息（例如標(biāo)識Packet是否有CRC Error），所以實(shí)際占用的buffer遠(yuǎn)比我們鏈路上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)要大，基本上讀/寫壓力同時加上的話，幾秒鐘幾十個GB字節(jié)。所以PCIe Gen 4 協(xié)議分析儀需要具備非常快的Trace解碼分析和文件保存速度。

傳統(tǒng)上市場上見到的協(xié)議分析儀，包括現(xiàn)在的Gen 4和Gen 5分析儀的架構(gòu)，都是一種嵌入式架構(gòu)，可以簡單理解成和一臺“打印機(jī)”架構(gòu)類似，分析儀硬件的主要目的是抓到數(shù)據(jù)，然后通過內(nèi)部非常低速的嵌入式CPU（一般都是幾百M(fèi)hz）將數(shù)據(jù)搬運(yùn)到電腦，然后通過電腦進(jìn)行解碼分析。所以，用戶的體驗(yàn)很不好。舉例：如果搬運(yùn)4GB數(shù)據(jù)大概需要20~30分鐘，然后解碼還需要20~30分鐘。所以說，需要將近1個小時才能看到解碼。如果解決一些讀/寫不一致的問題，那么可能要抓取100GB數(shù)據(jù)，那么如果電腦可以處理不崩潰的話，基本上需要24小時以上才能看到第一行解碼。這樣對于復(fù)現(xiàn)問題，分析問題來講，效率非常低。

對于未來的PCIe Gen 5 x16而言，雙向打滿數(shù)據(jù)，大概為32Gbps * 16 lane *2 = 1TBbps（約100GB/s），所以，100GB的分析儀buffer還無法抓到1秒鐘數(shù)據(jù)。Gen 5 x16的分析儀buffer要遠(yuǎn)大于100GB，所以處理這些大的數(shù)據(jù)的能力就成為考慮協(xié)議分析儀的一個非常重要的方面。

SerialTek Gen 4 協(xié)議分析儀的革命性設(shè)計(jì)

SerialTek的母公司為位于瑞士的Ellisys公司，但是PCIe Gen 4協(xié)議分析儀硬件（包括分析儀主機(jī)，以及所有的Interposer）的研發(fā)，設(shè)計(jì)以及測試在英國完成。

SerialTek PCIe/NVMe Gen 4 分析儀采用業(yè)內(nèi)首創(chuàng)的全新架構(gòu)設(shè)計(jì)，采用高端服務(wù)器架構(gòu)，內(nèi)置12核高性能CPU，區(qū)別于傳統(tǒng)的協(xié)議分析儀軟件的“胖客戶端”模式（該模式下，所有的分析等功能全部依賴工程師的電腦的性能），該Gen 4分析儀采用Client/Server架構(gòu)，即“瘦客戶端”+高性能server的架構(gòu)，客戶端協(xié)議分析軟件只是負(fù)責(zé)產(chǎn)品設(shè)置，管理以及顯示，所有的需要處理的內(nèi)容都放在server端進(jìn)行處理，這樣工程師的電腦將獲得很大的解放，也不會成為協(xié)議分析時的瓶頸。

SerialTek Gen 4分析儀提供千兆以太網(wǎng)管理端口，以及2 x 10GE管理端口，提供36/72/144G Trace Buffer用于抓取PCIe/NVMe流量，內(nèi)置2TB本地閃存用于快速保存Trace 文件，同時也可以直接保存到連接在分析儀前面板的USB盤或者PCIe盤柜，是全球目前最快的Gen 4 分析儀。

Saniffer公司位于上海張江高科技園區(qū)，是國內(nèi)唯一專注于存儲測試工具領(lǐng)域的綜合服務(wù)提供商，涉及測試工具覆蓋了存儲生態(tài)的各個環(huán)節(jié)，從芯片開發(fā)，底層固件和驅(qū)動開發(fā)/驗(yàn)證，測試工程，應(yīng)用工程，RDT可靠性測試，一直到生產(chǎn)測試。測試的產(chǎn)品涉及存儲控制器IP，芯片，HDD/SSD，存儲系統(tǒng)，服務(wù)器，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備研發(fā)，設(shè)計(jì)，生產(chǎn)和制造。Saniffer提供的測試方案包括并不限下面涉及的技術(shù)：

PCIe/NVMe Gen 4/5

SAS 12/24G / SATA 6G

UFS 3.0/3.1

NAND 400MT/800MT/1.6GT

LPDDR/DDR 4/5

FC 32G

FCoE

iSCSI

NVMoF (NVMe over Fabric)

FC-NVMe (NVMe over FC)

隨著近幾年P(guān)CIe Gen 3/4技術(shù)及NVMe SSD在國內(nèi)的快速發(fā)展，Saniffer迅速成為國內(nèi)在該領(lǐng)域的知名供應(yīng)商，成為UNH IOL認(rèn)證的SerialTek, SanBlaze, Quarch在中國的獨(dú)家合作伙伴。

原文標(biāo)題：沒想到PCIe Gen 4協(xié)議分析儀原來功能這么強(qiáng)大！

文章出處：【微信公眾號：ssdfans】歡迎添加關(guān)注！文章轉(zhuǎn)載請注明出處。