В дорожной карте ассоциации Fibre Channel есть две соседние строки. У поколения 32GFC скорость линии составляет 28,05 гигабода. У следующего поколения, 64GFC, она равна 28,9 гигабода.
Разница между ними три процента. В названии стоит удвоение, а колонка пропускной способности суммирует встречные потоки: 6400 МБ/с против 12 800 МБ/с в full duplex. В той же строке видна причина: вместо двухуровневого сигнала NRZ там стоит PAM-4, четыре уровня. Каждый символ несёт два бита, частота почти не изменилась, а поток удвоился.
Имя поколения не задаёт ни частоту символов, ни полезную скорость чтения. Для сравнения нужны число линий, способ сигнализации и направление потока. К ним добавляются условия работы накопителя: набор команд, размер блока и число одновременно используемых портов.
Три этажа одного запроса
Запрос чтения использует набор команд, транспорт и физический канал. Например, NVMe-команда может попасть в локальный SSD по PCIe или в удалённый массив по сети хранения.
Первый уровень это набор команд. Он задаёт команды чтения, очередь и сообщения об ошибках. В этой статье рассматриваются два семейства команд: SCSI и NVMe.
Второй уровень это транспорт. Он переносит команды по шине компьютера или сети.
Третий уровень физический. Он определяет сигналы и среду передачи битов.
| Технология | Набор команд | Транспорт | Физический уровень |
|---|---|---|---|
| SAS | SCSI | SAS, через контроллер и экспандеры | 22,5 Гбит/с на линию в поколении SAS-4 |
| NVMe локально | NVMe | PCIe | Линии PCIe соответствующего поколения |
| NVMe по сети | NVMe | NVMe/RDMA, NVMe/TCP или FC-NVMe | Ethernet, InfiniBand или Fibre Channel, в зависимости от транспорта |
| SCSI по SAN | SCSI | FCP поверх Fibre Channel | Например, 28,05 гигабода NRZ у 32GFC |
Вопрос «что быстрее, SAS или NVMe» требует указать конкретные пути. SAS описывает интерфейс и стек с командами SCSI, а NVMe можно передавать по разным транспортам. Локальный NVMe SSD на PCIe и удалённый NVMe-массив через сеть получат разные пределы полосы и задержки.
Открыть схему в полном размере
Набор команд, транспорт и физический уровень комбинируются. NVMe ездит по PCIe внутри компьютера и по сети снаружи, Fibre Channel возит и SCSI, и NVMe.
NVMe это одиннадцать документов
В пояснении к выпуску от 4 августа 2026 года сказано прямо: на эту дату NVMe представляет собой набор из одиннадцати спецификаций.
Базовая спецификация, Base, сейчас в редакции 2.4. Пять документов описывают наборы команд: обычный блочный доступ, зонированные пространства имён, доступ по ключу и значению, локальную память подсистемы и вычислительные программы. Три документа описывают транспорты: NVMe поверх PCIe в редакции 1.4, поверх RDMA в редакции 1.3 и поверх TCP в редакции 1.3. Отдельно стоят интерфейс управления в редакции 2.2 и спецификация загрузки в редакции 1.4.
Базовую спецификацию 2.4 утвердили 31 июля 2026 года, а весь набор выпустили 4 августа. Ратификация и публикация относятся к разным этапам.
Номер версии базовой спецификации сам по себе не говорит, какие возможности есть у накопителя. Производитель реализует часть документов и часть функций внутри них, и проверять нужно именно это. В наборе NVM Express нет транспорта Fibre Channel. Правила переноса NVMe по сети хранения определяет документ FC-NVMe-2, и разрабатывает его комитет T11, а не организация NVM Express.
В тот же выпуск включено уведомление: в редакции августа 2027 года планируется упразднить режим предсказуемой задержки и механизм наборов NVM. Возражения организация просит присылать до 1 мая 2027 года.
Отдельно стоит развести протокол и форму корпуса. M.2, U.2, карта расширения и семейство EDSFF это варианты конструкции накопителя. Накопители M.2 могут использовать PCIe с NVMe или SATA; поддержка зависит от устройства и слота. Протокол проверяют по характеристикам устройства и слота.
SAS: имя, которое не равно скорости
Поколение принято называть 24G, и в описании накопителя KIOXIA PM7-R это название стоит прямо в списке особенностей. В таблице характеристик того же документа скорость интерфейса записана иначе: 22,5 Гбит/с, а ниже перечислены совместимые 12,0, 6,0, 3,0 и 1,5.
Имя 24G обозначает поколение с физической скоростью 22,5 Гбит/с. Тот же вывод подтверждает технический разбор SNIA: физический уровень 24G SAS работает на 22,5 Гбит/с.
Для 24G SAS используется кодирование 128b/150b с коррекцией ошибок. Из каждых 150 переданных битов 128 относятся к данным кодируемого потока. Поэтому после этого кодирования остаётся 22,5 × 128 ÷ 150 = 19,2 Гбит/с, или 2400 МБ/с на направление. Протокольный обмен дополнительно уменьшает полезную скорость чтения.
Обозначение 24G+ относится к обновлению функций стека. Когда организации SNIA, STA и INCITS 23 июля 2024 года представили его, в анонсе перечислили функции надёжности, управления задержками и обслуживания накопителей. 24G+ объединяет девять принятых стандартов, среди которых INCITS 567-2023, то есть SAS-4.1, и INCITS 554-2023, то есть SPL-5. Нового значения скорости линии в сообщении нет.
SAS использует стек SCSI: команды, обработку ошибок и управление корпусами накопителей. Двухпортовые SAS-накопители позволяют построить независимые пути к данным; работоспособность при отказах определяется всей конфигурацией контроллеров и программного обеспечения.
Устроен серверный путь к диску ступенчато. В машине стоит контроллер, от него идёт соединение к объединительной плате корпуса, на плате может работать экспандер, который размножает подключения, и уже к нему подключены сами накопители. Экспандер позволяет обслужить десятки дисков небольшим числом линий контроллера, но он же становится общим участком: суммарная полоса группы дисков ограничена тем, сколько линий ведёт к контроллеру. Паспорт одного накопителя об этом ограничении ничего не говорит.
Ещё одна практическая деталь касается SATA. Многие объединительные платы SAS принимают накопители SATA, но обратное неверно, а двухпортовый режим для SATA недоступен. Поддержку конкретной комбинации проверяют по документации контроллера и корпуса, а не по форме разъёма.
Что на самом деле значит 4200 МБ/с
В паспорте KIOXIA PM7-R указано устойчивое последовательное чтение до 4200 МБ/с. Раздел называется Performance (in dual-port mode), а строка чтения задаёт размер блока 128 КиБ.
Для одного порта предел можно проверить арифметикой. Один порт работает на 22,5 Гбит/с: 22,5 × 1000 ÷ 8 = 2812,5 МБ/с, или около 2810 МБ/с сырой полосы до вычета кодирования и протокольных расходов. Число 4200 больше этого предела в полтора раза. По одному такому порту этот поток не проходит; паспорт относит его к работе в двухпортовом режиме.
Двухпортовое подключение даёт независимые пути к контроллерам для отказоустойчивости. При работе по одному пути паспортная цифра к конфигурации не относится.
Последовательное чтение блоками 128 КиБ и случайное чтение дают разные результаты: для второго PM7-R имеет показатель до 720 тысяч операций с блоками 4 КиБ, также в двухпортовом режиме. Ёмкость тоже влияет: для модели на 30,72 ТБ последовательное чтение указано как 4150 МБ/с.
Рядом с каждым числом нужно найти четыре вещи: сколько портов участвовало, какой размер блока взят, последовательный доступ или случайный и к какой именно ёмкости семейства относится строка.
Показатели получены производителем; на своей нагрузке их проверяют заново.
Одна сеть, два набора команд
Fibre Channel часто используется для выделенной сети хранения, SAN. Сервер подключается к ней через адаптер, посередине стоят коммутаторы, с другой стороны находится дисковый массив.
Одна fabric Fibre Channel может одновременно переносить FCP и FC-NVMe при поддержке соответствующими хостами и массивами. Классический путь описан документом FCP и переносит SCSI. Новый путь описан документом FC-NVMe-2 и переносит NVMe, сохраняя его модель очередей: разбор FCIA показывает, как пары очередей NVMe отображаются на собственные идентификаторы Fibre Channel.
NVMe использует пары очередей отправки и завершения. В FC-NVMe к ним добавляются ассоциации и соединения, связывающие хост с контроллером массива. Выигрыш от перехода на NVMe проверяют по задержке, IOPS и нагрузке на процессор при одинаковой глубине очереди и размере блока.
Оператор проверяет разграничение доступа между узлами, построение нескольких путей и поведение при отказе одного из них, совместимость прошивок адаптера, коммутатора и массива.
Скорости Fibre Channel без лишнего удвоения
В исторической таблице скоростей FCIA версии v24 от июля 2023 года указаны следующие параметры. Даты в дорожной карте описывают состояние и прогнозы на момент составления; параметры передачи нужно читать отдельно от них.
| Поколение | Full duplex на порт, МБ/с | В одну сторону, МБ/с | Скорость линии |
|---|---|---|---|
| 32GFC | 6400 | 3200 | 28,05 гигабода, NRZ |
| 64GFC | 12 800 | 6400 | 28,9 гигабода, PAM-4 |
| 128GFC, последовательный | 24 850 | 12 425 | 56,1 гигабода, PAM-4 |
Full duplex суммирует одновременную передачу в обе стороны. Когда ассоциация объявляла поколение 64GFC в ноябре 2018 года, формулировка была прямой: 12 800 МБ/с в полнодуплексном режиме. Значит, в одну сторону приходится 6400 МБ/с, то есть 6,4 ГБ/с.
Сноска под таблицей уточняет: приведённые значения названы представительными для данной скорости линии и зависящими от полезной нагрузки. Это не гарантия приложения.
12 800 МБ/с Fibre Channel суммируют встречные потоки одного порта; 4200 МБ/с накопителя описывают чтение по двум портам. При сравнении нужно привести значения к одному направлению и учесть, что измеряются разные объекты.
Название 128GFC также использовалось для четырёхлинейного соединения. Следующая страница содержит вторую таблицу, для связей между коммутаторами. В строке 128GFC указаны четыре линии по 28,05 гигабода с кодированием NRZ, пропускная способность 25 600 МБ/с и исторические даты 2014 и 2016. В первой таблице то же имя относится к одной линии на 56,1 гигабода с PAM-4 и пропускной способности 24 850 МБ/с. Это два разных физических исполнения. Анонс FCIA 2014 года прямо описывает четырёхкратную полосу 32GFC: 4 × 6400 = 25 600 МБ/с в full duplex.
Первая таблица распространяется и на устройства, и на ISL, поэтому делить эти варианты исключительно на «до устройства» и «между коммутаторами» неправильно. В спецификации порта нужно указать последовательное или параллельное исполнение, число линий и стандарт. Если известна только надпись 128GFC, этих сведений ещё недостаточно.
FCIA в своей странице о Fibre Channel сообщает о ратификации последовательного 128GFC. Это статус стандарта; наличие оборудования и поддержку конкретного массива проверяют отдельно. Оценочные даты более поздних поколений из старой дорожной карты не служат подтверждением их нынешних поставок. Как читать такие дорожные карты, подробно разбирает статья о стандартах и дорожных картах.
С чего начинать выбор
Начать стоит с существующей платформы и нагрузки. Запишите:
- Что уже есть: контроллеры, объединительные платы, адаптеры, коммутаторы и массив.
- Какой набор команд и какой транспорт поддерживают обе стороны, с номерами версий.
- Форму корпуса накопителя отдельно от протокола.
- Число портов и то, используются ли они оба в вашей схеме.
- Характер нагрузки: размер блока, глубину очереди, долю случайного доступа.
- Поведение при отказе: пути, переключение, что увидит приложение.
- Прошивки и матрицу совместимости у производителей всех звеньев пути.
- Собственный замер на своей нагрузке с записанными условиями.
Паспортные числа нужны, чтобы отсечь заведомо неподходящее. Замер покажет, какой из совместимых путей подходит приложению. Как приводить к общему виду числа из разных паспортов, объясняет статья о сравнении полосы, а про линии PCIe под локальным NVMe рассказывает статья о PCIe 6/7/8.