PCIe Gen3和NVMe驅(qū)動分類靜態(tài)數(shù)據(jù)存儲速率

關(guān)于軍事情報、監(jiān)視和偵察 （ISR） 應(yīng)用的一個簡單但必不可少的事實是，支持它們所需的傳感器帶寬和計算能力不斷增加。例如，今天，傳感器開放系統(tǒng)架構(gòu)（SOSA）聯(lián)盟正在推動數(shù)據(jù)記錄儀的行業(yè)發(fā)展，該數(shù)據(jù)記錄儀可以支持100 Gb以太網(wǎng)和加密，以支持美國國防部（DoD）ISR路線圖。

直到最近，部署的數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)還基于串行 ATA （SATA） 總線接口，最高可達 3 Gb/s。按照這個速度，即使是具有RAID設(shè)計和多個加密器的用戶也無法達到所需的帶寬性能。好消息是，盡管SATA已經(jīng)耗盡了最高性能ISR應(yīng)用要求的燃料，但基于高速非易失性存儲器高速（NVMe）協(xié)議的新一代數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)的出現(xiàn)可以使傳輸/存儲性能比早期基于SATA的解決方案提高近50%，使Type 1 NSA加密和數(shù)據(jù)存儲達到以前無法實現(xiàn)的速度。

傳統(tǒng)接口（如 SCSI、ATA 和 SATA）最初設(shè)計用于基于旋轉(zhuǎn)介質(zhì)的硬盤驅(qū)動器。如今，將 SATA 與更快的固態(tài)硬盤 （SSD） 內(nèi)存結(jié)合使用會產(chǎn)生系統(tǒng)瓶頸。相比之下，NVMe內(nèi)存被設(shè)計為與固態(tài)介質(zhì)一起使用，并使數(shù)據(jù)能夠以閃存本身的完整讀/寫速度存儲。雖然前幾代數(shù)據(jù)記錄儀具有SATA接口，或者在存儲之前將PCIe轉(zhuǎn)換為SATA，但當(dāng)今最先進的數(shù)據(jù)記錄儀使用NVMe內(nèi)存來減少延遲并提高帶寬。

現(xiàn)在，得益于高速 Type 1 加密設(shè)計和使用 NVMe 消除存儲接口瓶頸，系統(tǒng)設(shè)計人員可以在整個數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)中實現(xiàn)更高的速率性能，從而為基于 SATA 的較慢的傳統(tǒng)加密解決方案提供強大的替代方案。

最近，在2019年9月舉行的美國空軍主辦的FACE ［未來機載能力環(huán)境］/SOSA博覽會和技術(shù)交流會議上，Curtiss-Wright和L3Harris合作展示了基于高速PCIe Gen3通信和高性能NVMe存儲技術(shù)的下一代分類靜態(tài)數(shù)據(jù)戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)的首次現(xiàn)場演示。演示系統(tǒng)自動監(jiān)控射頻頻譜，以檢測、隔離和分類ISR通信信號，從而安全地了解任務(wù)環(huán)境。生成的元數(shù)據(jù)經(jīng)過加密并安全存儲，允許進行后處理和進一步分析。

該演示系統(tǒng)采用L3Harris新的NSA Type-1認證就緒PCIe Gen3基于DataCrypt NVMe加密模塊，該模塊在Curtiss-Wright DSP模塊上運行，每個數(shù)據(jù)通道的讀/寫吞吐量為10/17 Gbps（標(biāo)稱/最大）。每個加密設(shè)備都設(shè)計為支持兩個數(shù)據(jù)通道，當(dāng)它們一起使用時，可提供 34 Gbps 的聚合吞吐量。此外，可以集成多個聚合模塊，以提供 100 Gbps 以太網(wǎng)速率。該演示系統(tǒng)安裝在Elma的符合SOSA標(biāo)準的E-Frame開發(fā)平臺中，該平臺專為C4ISR / EW模塊化開放標(biāo)準套件（CMOSS）而設(shè)計。它還具有基于AI的機器學(xué)習(xí)軟件應(yīng)用程序，該應(yīng)用程序提供了前面描述的信號分類功能，以及符合CMOSS標(biāo)準且與SOSA對齊的2 MHz至6 GHz相位相干數(shù)字化調(diào)諧器。

除了新的 Type 1 加密器模塊外，演示還展示了為符合 SOSA 技術(shù)標(biāo)準而開發(fā)的堅固耐用的開放式架構(gòu) OpenVPX 模塊，包括支持安全的 DSP 引擎、基于英特爾 Coffee Lake 的單板計算機和以太網(wǎng)交換機。

硬數(shù)字：數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)演示具有高達 34 Gbps 的總讀寫吞吐量、與主機和存儲設(shè)備的本機 NVMe 驅(qū)動程序 （NVMe 1.2） 的互操作性、從未分類到絕密的機密級別的并發(fā)多級安全處理、NSA Type 1 認證就緒加密引擎、符合 VITA 42.0 XMC（74 x 149 毫米）的單寬 XMC 夾層卡， 以及標(biāo)準 VITA 42.0 XMC 和 VITA 42.3 XMC PCI Express 協(xié)議層 （PCIe Gen3）。

該演示表明，ISR 系統(tǒng)設(shè)計人員可以開始過渡到 PCIe Gen3/NMVe 架構(gòu)的過程，以達到以前無法達到的加密數(shù)據(jù)存儲吞吐率。它還表明，100 Gb/s 的性能不再“遙遙無期”，而是現(xiàn)在可以實現(xiàn)的。

審核編輯：郭婷