在兼容性这个问题上，FORESEE P78A SSD用多项关键认证给出了答案

SSDFans 2021-02-09 00:00

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前两天江波龙公号发布了“不止于性能，FORESEE P78A SSD斩获多项兼容平台认证”一文，阿呆安排我读一下然后写一点感想。

首先，我喜欢“不止于性能”这五个字，有大量的SSD评测文章：贴产品图，贴PCB图，贴产品参数，然后贴个性能测试的数据（而且连FIO都懒得用，直接CrystalDiskMark）。在看了千篇一律的各种性能测试之后，这次的东西有点意思。

其次，我觉得Modern Standby有点意思，在了解Modern Standby之前，有必要简单了解一下ACPI规范中的S0~S5状态。

S0：正常工作状态

S1：也称为POS（Power on Suspend，CPU停止工作），其他的硬件设备仍然正常工作；

S2：使用不多，我们不做介绍

S3：待机（Suspend to RAM）, 即是把 windows 当前存在内存中的所有资料保存不动，然后进入“假关机”。此时除了内存需要电源来保持资料以外，其它的设备，装置全部停止供电。

S4: 休眠(Suspend to Disk), 即是把 windows 内存中的资料完整的保存在硬盘中，等开机时就直接从保存这些资料的地方直接完整的读到内存中，不需要跑一堆应用程序。

S5: 关机状态

Modern Standby介绍

S3/S4虽然能省电，延长笔记本电脑的使用时间，但是恢复时间过长，已经无法适应当前我们的使用习惯。现在的用户都被智能手机惯坏了，拿出手机点亮屏幕就要马上开始操作，如果要等个10来秒那简直不能忍耐。Intel和微软顺势推出了Modern Standby的概念，希望能在笔记本上实现类似手机的体验。比如，用户合上屏幕就开始省电，打开屏幕就马上恢复使用，这样就能做到在不影响客户体验的情况下节省电力。

Modern Standby既不是S0，也不是S1，因为CPU并不是处于全速工作状态（S0），但是也没有完全关闭（S1）。我们希望手机在屏幕关闭的时候能够放歌，收微信，同理Modern Standby也赋予笔记本在省电模式下在后台处理任务的能力，比如收邮件。那我们可以考虑将其理解为S0.5。

那么Modern Standby对NVMe SSD的要求是什么呢？说通俗一点，尽量省电的情况下同时支持读写，对此时的读写性能没有高要求（比如只有平时50%水平），但是要求恢复时间短。如果用技术语言表达，就是要求SSD实现高效的NVMe Power State管理。

NVMe 1.2协议中引入Power State的概念：

Power objective和Performance Objective: 系统层面的应用有功耗和读写性能的目标，这个是输入。
Power Manager (Host Software): 这个我理解是NVMe Controller Device Driver
NVMe Express Power State：NVMe规定(Identify Controller Data Structure)最多支持32个Power State Descriptor，其中Power State Descriptor 0是必须support 的，其他都是可选。

Host是如何通过NVMe Power State来控制SSD的呢？大致流程如下：

1.Host给Controller发个Identify Controller Command, Controller会回复一个4K的数据包。

2.Host解析Byte 263获知Controller支持的Power State的数量

3.Host解析Byte 2079:3140获知每个Power State下Controller的具体属性

例如Controller可以支持四种Power State
PS0: 均衡模式（平衡考虑功耗，读写性能，延迟，但每个都不突出）
PS1: OLTP模式 –大量随机小IO （要求低延迟）
PS2: 视频模式 –大小连续大IO (要求高吞吐量)
PS3: 绿色模式 – 低能耗

4.Host根据正在运行的应用（例如邮箱服务，数据库服务，视频服务和股票交易服务等）选择让Controller合适的Power State，具体实现是通过Set Feature Command（Feature ID 0x02）,在DW 11的Bit 04:00写入

5.同理，Host也可以通过Get Feature Command来获知当前Controller所处的Power State

设几个Power State跳来跳去容易，但具体的跳转策略才是这个技术的核心价值所在：结合IO Pattern，功耗要求和Enter/Exit Latency来决定跳不跳，何时跳，跳哪里。要设定一个优秀跳转策略，相信没有人能够比Intel + Microsoft更有发言权，而能通过他们的认证，说明P78A完全符合两位大佬对于功耗和性能两方面之间平衡的理解。

再次，UNH IOL也有点意思，主要体现在：

1.这不是一个强制的认证

可以不参加，不影响卖盘
但国际大厂一般都参加

2.这是一个很贵的认证

报名成为会员要花钱（每年数千到上万不等）
成为会员获取License文件以后，就获得送测资格了，每年官方会定期举行插拔大会让厂商携带样品集中起来进行测试，测试包括两部分：

1.NVMe Conformance Test Suite （协议一致性测试）

2.NVMe Interoperability Test Suite （交互性测试）

每年的官方测试活动次数有限，每次大概3天左右，厂商这边在官方送测前都会自己先进行预测试，预测试一般是跑UNH IOL PC Edition，然而官方正式测试一般是跑UNH IOL LeCroy Edition
你也可以预测试跑UHN IOL LeCroy Edition, 但需要先采购仪器，一套LeCroy的PCIe Analyzer和Exerciser加起来需要20万美金

3.这是一个很花功夫的认证

UNH IOL认证会考验SSD对NVMe协议支持的方方面面，以UNH IOL PC Edition 为例，测试项目一共有10个Group，分别是：

Group 1: Admin Command Set
Group 2: NVM Command Set
Group 3: NVM Features
Group 4: Controller Registers
Group 5: System Memory Structure
Group 6: Controller Architecture
Group 7: Reservations
Group 8: Autonomous Power State Transitions
Group 9: Namespace Management
Group 10: PCI Express Capability Registers

以Group 2里的read command为例，就有以下测试项目：

Case 1: Valid Read, LR (Limited Retry)=0,FUA (Force Unit Access)=0
Case2：SLBA out of Range
Case 3：SLBA in range，NLB goes out of range
Case 4：SLBA out of range，NLB>MDTS
Case 5：SLBA out of Range, but lower dword=00000000
Case 6: Invalid namespace ID
Case 7: Invalid Namespace ID and SLBA out of range
Case 8：Valid Read，LR=0，FUA=1
Case 9：Valid Read，LR=1，FUA=0
Case 10：Valid Read，LR=1，FUA=1
Case 11：Valid Read， Invalid PRP address offset

可以看到，一致性测试除了正常read操作，基本上把read命令出可能出现的各种错误情况都考虑到了。这些错误情况每一个看起来都不复杂，固件处理起来也并不困难，但是要把所有命令的各种错误情况都处理的明明白白，固件工程师们需要投入大量的精力。

写在最后，P78A顺利通过Intel Modernstandby认证，我点赞。在UNH IOL这个非强制认证上花功夫，我喜欢。

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