说明

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• TCP/IP

1、应用层

应用层是TCP/IP协议的第一层，是直接为应用进程提供服务的。（数据单元：报文），支持万维网的http、支持电子邮件的smtp、支持文件传送的FTP协议。

阅读全文: TCP/IP协议栈

说明

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PCIe总线是服务器系统里最重要的总线，经过PCIe信号的互联，CPU得以与各种外设部件进行通信。在这些年，追赶业界带宽需求的PCIE和PCIe 6.0规范及之后的技术展望等文章里，我们即回顾了PCIe信号发展的历史，又重点探讨了最前沿的PCIe 6.0规范的性能指标。PCIe 6.0 Base Specification目前刚刚发布Draft 0.5版本，预计要到2021年才会正式发布；PCIe 6.0 CEM Specification的制定还未启动，PCI-SIG组织正在酝酿之中。与此同时，随着Intel支持PCIe 4.0的Ice Lake Xeon-SP CPU即将在今年底发布，再加上支持PCIe 4.0的AMD EPYC CPU和一众ARM CPU的逐渐出货，PCIe 4.0即将在2021年成为市场上的主流。在当下这个时间节点，广大服务器设计人员可能更应该关注会在2021－2022之间成为谈论热点的PCIe 5.0。

PCIe 5.0的主要特性

PCIe 5.0 Base Specification已经在2019年5月正式发布，但与之配套的定义Add-in-Card设计和性能要求的PCIe 5.0 CEM Specification刚刚公布Draft 0.7版本，定义电气信号测试方法的PCI Express 5.0 Architecture PHY Test Specification还未开始制定。因此，PCIe 5.0当前的重点已经从信号设计转向了信号测试方法的制定。

阅读全文: 信号测试：PCIe 5.0普及的必经之路

说明

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• protocol
• UART
• I2C
• SPI

本文分享电子系统中信号波形的动图，有助于帮助我们理解传输的机理。

1. SPI传输

图1 SPI 数据传输

阅读全文: 动图演示常用通信协议原理

说明

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• NVMe
• SPDK
• NVMe-oF

长期以来，SATA、SAS盘统治着企业级存储，虽然前些年 SSD固态存储介质的出现对 AHCI协议类型的存储访问带来了一定性能提升，但与 CPU 的计算速度相比，只能是杯水车薪，并且 SSD 的性能也不能充分地得到发挥。传统存储技术也由于访问路径长、时延大和吞吐量低而越发不能满足 “大数据” 存储的需求，并且饱受诟病。

近几年推出的 NVMe 技术以 PCIe作为 SSD 的访问接口，极大地缩短了 I/O 的访问路径，同时 NVMe 的软件栈也以精简的调用关系进一步降低了数据访问的时延。可以说，NVMe 技术的出现和快速发展，是对存储技术领域的重大革新。由此 NVMe 存储的应用自然成了业内的发展趋势，各厂商也都积极投入NVMe存储的研发中来。

越来越多的分布式文件系统积极参与全闪阵营，通过横向扩展能力，对外提供块、对象、文件服务接口及一些增值特性服务，可以通过存储节点堆叠，获得容量和性能的同步提升。硬件上使用 RDMA、NVMe、NVDIMM等先进技术，提供高性能的硬件节点；同时采用软硬件一体化的设计达成高可靠性的目标。为了减少存储产品面临的传统共性问题，如频繁的系统调用和上下文切换、多次的数据拷贝、过高的协议栈开销、复杂的并发互斥等痛点问题，在用户态化实现的过程中，引入了 Intel 的 DPDK/SPDK作为关键基础技术来进行集成和开发。基于 DPDK 和 SPDK 的用户态实现前端NVMe-oF、FCP、iSCSI 块服务相关接口。

DPDK/SPDK 技术的引入，通过大页（Huge page）、轮询、分核、无锁化等机制减少了 CPU 上下文切换、并发互斥等带来的系统开销，提高了 I/O 的响应速度，带来了系统性能的提升，有效地解决了前端网络、后端网络和落盘等环节存在的性能瓶颈。同时 SPDK 提供的 BDEV 框架，定义了上层的访问接口，和下层存储设备的注册接口，向上可以支撑多种不同协议的Target，向下可以挂载多种不同的存储设备。BDEV 框架实现了对后端存储设备的统一抽象，可以和后端存储解耦，产品前后端可针对框架开发，减小模块耦合，进行独立的测试验证，提高了产品开发维护的效率。

Intel DPDK/SPDK 技术作为该产品设计的关键一环，与分布式架构融合应用，充分发挥全闪（NVMe）存储设备和 RDMA 传输通道的能力，提供了高性能的系统特性。当前产品开发的先期任务主要完成针对新技术的可行性分析、验证及高性能硬件节点的原型机开发：兼容业界主流厂商的 RDMA、FC卡，并基于 DPDK/SPDK 实现前端 NVMe-oF、FCP、iSCSI 块服务类型接口。当前的开发实现，验证了新一代全闪（NVMe）技术的高性能能力，为最终的分布式全闪（NVMe）存储产品的实现打下了坚实的基础。

阅读全文: NVMe存储基于SPDK改善I/O性能