PCIe Gen3和NVMe驅(qū)動(dòng)分類靜態(tài)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)速率

關(guān)于軍事情報(bào)、監(jiān)視和偵察 （ISR） 應(yīng)用的一個(gè)簡(jiǎn)單但必不可少的事實(shí)是，支持它們所需的傳感器帶寬和計(jì)算能力不斷增加。例如，今天，傳感器開(kāi)放系統(tǒng)架構(gòu)（SOSA）聯(lián)盟正在推動(dòng)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(guó)國(guó)防部（DoD）ISR路線圖。

直到最近，部署的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)還基于串行 ATA （SATA） 總線接口，最高可達(dá) 3 Gb/s。按照這個(gè)速度，即使是具有RAID設(shè)計(jì)和多個(gè)加密器的用戶也無(wú)法達(dá)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(chǔ)器高速（NVMe）協(xié)議的新一代數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)的出現(xiàn)可以使傳輸/存儲(chǔ)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(chǔ)達(dá)到以前無(wú)法實(shí)現(xiàn)的速度。

傳統(tǒng)接口（如 SCSI、ATA 和 SATA）最初設(shè)計(jì)用于基于旋轉(zhuǎn)介質(zhì)的硬盤驅(qū)動(dòng)器。如今，將 SATA 與更快的固態(tài)硬盤 （SSD） 內(nèi)存結(jié)合使用會(huì)產(chǎn)生系統(tǒng)瓶頸。相比之下，NVMe內(nèi)存被設(shè)計(jì)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(chǔ)。雖然前幾代數(shù)據(jù)記錄儀具有SATA接口，或者在存儲(chǔ)之前將PCIe轉(zhuǎn)換為SATA，但當(dāng)今最先進(jìn)的數(shù)據(jù)記錄儀使用NVMe內(nèi)存來(lái)減少延遲并提高帶寬。

現(xiàn)在，得益于高速 Type 1 加密設(shè)計(jì)和使用 NVMe 消除存儲(chǔ)接口瓶頸，系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員可以在整個(gè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)中實(shí)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(qiáng)大的替代方案。

最近，在2019年9月舉行的美國(guó)空軍主辦的FACE ［未來(lái)機(jī)載能力環(huán)境］/SOSA博覽會(huì)和技術(shù)交流會(huì)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(chǔ)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(chǔ)系統(tǒng)的首次現(xiàn)場(chǎng)演示。演示系統(tǒng)自動(dòng)監(jiān)控射頻頻譜，以檢測(cè)、隔離和分類ISR通信信號(hào)，從而安全地了解任務(wù)環(huán)境。生成的元數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)加密并安全存儲(chǔ)，允許進(jìn)行后處理和進(jìn)一步分析。

該演示系統(tǒng)采用L3Harris新的NSA Type-1認(rèn)證就緒PCIe Gen3基于DataCrypt NVMe加密模塊，該模塊在Curtiss-Wright DSP模塊上運(yùn)行，每個(gè)數(shù)據(jù)通道的讀/寫吞吐量為10/17 Gbps（標(biāo)稱/最大）。每個(gè)加密設(shè)備都設(shè)計(jì)為支持兩個(gè)數(shù)據(jù)通道，當(dāng)它們一起使用時(shí)，可提供 34 Gbps 的聚合吞吐量。此外，可以集成多個(gè)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(zhǔn)的E-Frame開(kāi)發(fā)平臺(tái)中，該平臺(tái)專為C4ISR / EW模塊化開(kāi)放標(biāo)準(zhǔn)套件（CMOSS）而設(shè)計(jì)。它還具有基于AI的機(jī)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(hào)分類功能，以及符合CMOSS標(biāo)準(zhǔn)且與SOSA對(duì)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(zhǔn)而開(kāi)發(fā)的堅(jiān)固耐用的開(kāi)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(jì)算機(jī)和以太網(wǎng)交換機(jī)。

硬數(shù)字：數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)演示具有高達(dá) 34 Gbps 的總讀寫吞吐量、與主機(jī)和存儲(chǔ)設(shè)備的本機(jī) NVMe 驅(qū)動(dòng)程序 （NVMe 1.2） 的互操作性、從未分類到絕密的機(jī)密級(jí)別的并發(fā)多級(jí)安全處理、NSA Type 1 認(rèn)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(zhǔn) 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(jì)人員可以開(kāi)始過(guò)渡到 PCIe Gen3/NMVe 架構(gòu)的過(guò)程，以達(dá)到以前無(wú)法達(dá)到的加密數(shù)據(jù)存儲(chǔ)吞吐率。它還表明，100 Gb/s 的性能不再“遙遙無(wú)期”，而是現(xiàn)在可以實(shí)現(xiàn)的。

審核編輯：郭婷