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(chǔ)系統(tǒng)等各種IT和通訊設(shè)備針對(duì)PCIe插卡的問(wèn)題分析，同時(shí)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(cè)試效率，改變了用戶使用PCIe協(xié)議分析儀的習(xí)慣，同時(shí)，它也提供了超高的靈活性和業(yè)內(nèi)最高的性價(jià)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(jiǎn)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(jí)解碼

在開發(fā)/測(cè)試的不同階段使用分析儀的時(shí)候可能存在不同的應(yīng)用場(chǎng)景。例如，非常早期的階段可能在使用分析儀的時(shí)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(cè)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(wèn)題往往需要抓取大量數(shù)據(jù)，例如，NVMe SSD運(yùn)行很長(zhǎng)時(shí)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(gè)Sector的時(shí)間會(huì)間隔幾秒有時(shí)甚至更長(zhǎng)，這個(gè)時(shí)候需要抓取所有讀/寫數(shù)據(jù)然后進(jìn)行對(duì)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(cè)試效率多個(gè)一個(gè)嚴(yán)重問(wèn)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(jiǎn)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(duì)比：傳統(tǒng)分析儀抓取數(shù)據(jù)以后必須經(jīng)過(guò)兩個(gè)步驟解碼：1）將Trace從分析儀Buffer讀取到電腦；2）通過(guò)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(guò)程中是否會(huì)死機(jī)，那么傳統(tǒng)分析儀讀取144G buffer大概需要10 – 12小時(shí)；解碼大概需要另外10 – 12 小時(shí)。即，傳統(tǒng)分析儀需要20 – 24小時(shí)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(cè)試一下。

“極速”存儲(chǔ)

抓到144G buffer分析解碼以后如果覺得需要保存下來(lái)供其他部門或者同事協(xié)同分析，那么需要多少時(shí)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(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸）

SerialTek提供1個(gè)千兆，外加2個(gè)萬(wàn)兆10GE端口用于管理和導(dǎo)出數(shù)據(jù)，工程師通過(guò)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(tái)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(gè)Oculink，可以通過(guò)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(dòng)硬盤

SerialTek支持2個(gè)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(duì)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(tái)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?！叭蹼u”的CPU及其精簡(jiǎn)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(hào)“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(hào)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(hào)衰減外，板內(nèi)幾乎沒(méi)有信號(hào)衰減，主要原因在于其設(shè)計(jì)采用了高成本的“宇航級(jí)”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(hào)眼圖幾乎一樣。

對(duì)比：傳統(tǒng)分析儀在處理Gen 4的信號(hào)的時(shí)候?yàn)榱藴p少Interposer帶來(lái)的衰減，全部采用對(duì)于信號(hào)進(jìn)行增強(qiáng)的方式進(jìn)行處理，導(dǎo)致Interposer入口的信號(hào)和出口的信號(hào)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(lái)的問(wèn)題不見了”；或者2）接入分析儀Interposer以后“出現(xiàn)了新問(wèn)題”。

無(wú)需抓取“上電過(guò)程”

SerialTek分析儀設(shè)計(jì)采用其專利技術(shù)，無(wú)需抓取PCIe上電初始化過(guò)程即可實(shí)現(xiàn)正確解碼。這一點(diǎn)非常重要，因?yàn)楹芏鄦?wèn)題的復(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(huì)時(shí)刻監(jiān)控每次上電PCIe初始化過(guò)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(shí)間等等，所以任何時(shí)候連接分析儀開始抓取數(shù)據(jù)（即便已經(jīng)錯(cuò)過(guò)了上電初始化過(guò)程），然后分析儀都會(huì)按照正確的信息進(jìn)行解碼。

對(duì)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(cè)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(huì)解碼錯(cuò)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(guò)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(wèn)題的時(shí)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(cuò)誤。該問(wèn)題在傳統(tǒng)分析儀上無(wú)法解決，反復(fù)重啟解碼錯(cuò)誤的問(wèn)題100%會(huì)出現(xiàn)。

“靈活”的多盤測(cè)試場(chǎng)景下的“過(guò)濾和觸發(fā)”

現(xiàn)在大部分的測(cè)試場(chǎng)景都是同時(shí)測(cè)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(gè)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(gè)NVMe SSD的流量（不記錄其它盤的流量），或者希望設(shè)置一個(gè)trigger condition僅針對(duì)某個(gè)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(dòng)掃描到每個(gè)SSD的BDF信息，允許工程師根據(jù)下面的條件設(shè)置過(guò)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(duì)比：傳統(tǒng)分析儀無(wú)此功能，無(wú)法有效利用buffer或者正確觸發(fā)某個(gè)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(duì)比：傳統(tǒng)分析儀由于Interposer以及內(nèi)部芯片設(shè)計(jì)問(wèn)題，可能在M.2 SSD進(jìn)/出低功耗的過(guò)程中出現(xiàn)錯(cuò)包，丟包等一些異常問(wèn)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(guò)一個(gè)Interposer即可實(shí)現(xiàn)支持，大大方便了企業(yè)級(jí)客戶分析當(dāng)前以及未來(lái)2.5’ NVMe SSD的需要，也降低了采用第三方外接卡轉(zhuǎn)換對(duì)于Gen 4 信號(hào)帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)也間接降低了產(chǎn)品的擁有成本。而且，SerialTek支持在一個(gè)軟件界面上同時(shí)顯示Dual Port兩個(gè)端口的解碼（支持在界面上顯示/隱藏某一個(gè)端口）。

對(duì)比：傳統(tǒng)分析儀無(wú)法作到下面兩點(diǎn)中的至少一點(diǎn)：1）無(wú)法通過(guò)一臺(tái)設(shè)備分析Dual Port，需要購(gòu)買兩臺(tái)PCIe Gen 4 分析儀通過(guò)復(fù)雜的堆疊技術(shù)實(shí)現(xiàn)每臺(tái)分析儀抓取其中一個(gè)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(guò)購(gòu)買相應(yīng)升級(jí)服務(wù)包直接升級(jí)到Gen 5。

對(duì)比：市場(chǎng)上有些Gen 4分析儀產(chǎn)品不支持升級(jí)到Gen 5。

“遠(yuǎn)程分析”和“遠(yuǎn)程協(xié)作”

SerialTek分析儀通過(guò)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(guò)來(lái)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(guó)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(cè)試環(huán)境，測(cè)試工程師在家通過(guò)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(méi)有任何影響。

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

對(duì)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^(guò)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(shí)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(jiǎn)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(shí)候再也不用擔(dān)心萬(wàn)一網(wǎng)線碰掉導(dǎo)致抓取的數(shù)據(jù)無(wú)法讀取的問(wèn)題了。工程師可以隨時(shí)斷開網(wǎng)線，然后接上網(wǎng)線。這對(duì)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(chǎng)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(guò)來(lái)無(wú)法連接分析儀。

對(duì)比：傳統(tǒng)的PCIe分析儀通過(guò)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(wú)法讀取。工程師必須重新啟動(dòng)分析儀重新連接電腦進(jìn)行抓取，這個(gè)抓取過(guò)程必須保證電腦和分析儀實(shí)時(shí)在線。

“超高”性價(jià)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(jià)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(cè)試暴露問(wèn)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(shí)間戳以及很多其它格式化信息（例如標(biāo)識(shí)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(shí)加上的話，幾秒鐘幾十個(gè)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(chǎng)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(jiǎn)單理解成和一臺(tái)“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(guò)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(guò)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(shuō)，需要將近1個(gè)小時(shí)才能看到解碼。如果解決一些讀/寫不一致的問(wèn)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(shí)以上才能看到第一行解碼。這樣對(duì)于復(fù)現(xiàn)問(wèn)題，分析問(wèn)題來(lái)講，效率非常低。

對(duì)于未來(lái)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(wú)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(gè)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(cè)試在英國(guó)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(huì)成為協(xié)議分析時(shí)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(shí)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(guó)內(nèi)唯一專注于存儲(chǔ)測(cè)試工具領(lǐng)域的綜合服務(wù)提供商，涉及測(cè)試工具覆蓋了存儲(chǔ)生態(tài)的各個(gè)環(huán)節(jié)，從芯片開發(fā)，底層固件和驅(qū)動(dòng)開發(fā)/驗(yàn)證，測(cè)試工程，應(yīng)用工程，RDT可靠性測(cè)試，一直到生產(chǎn)測(cè)試。測(cè)試的產(chǎn)品涉及存儲(chǔ)控制器IP，芯片，HDD/SSD，存儲(chǔ)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(cè)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(guó)內(nèi)的快速發(fā)展，Saniffer迅速成為國(guó)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(guó)的獨(dú)家合作伙伴。

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

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