SAS接口硬盤能成為企業級存儲陣列的標配，與雙端口設計密不可分。而SATA則由于不支持端口聚合，一個端口只能對應一個接口連接器，這就造成SATA只支持單路連接，如果鏈路出現故障，盤上數據自然讀不出來了。所以談到雙端口提高系統高可用性必須從端口開始談。

上文提到了端口（port）的概念。硬件設備一側的端口又稱接口，其電氣信號由接口規范定義，而數量則取決于控制芯片（Controller IC，也包括RoC）的設計。硬盤、HBA卡等接口在物理上就是我們所看到的引腳和插接件。當下主流硬盤端口有SATA、SAS和U.2三種。（如下圖）

SATA、SAS與U.2三種接口

上圖展示了當下主流的三個硬盤接口。設備接在背板上，背板通過線與HBA卡等另一端的設備相連。這個原理與插頭插入插板、耳機插入耳機接口的機理是一樣的，至于怎么連需要看具體的接口連接器規范。

這張圖則更詳細的展示了三種接口針腳規范，可以看到SAS和SFF-8639（也是當下的U.2，下文中統一使用U.2）則均是雙端口設計，而且U.2還支持兼容SAS和SATA接口。談到這里，端口的基本概念和U.2的物理層面雙端口設計已經完成介紹。

基于雙端口NVMe SSD的企業級存儲系統解決方案

雙端口使得一個盤可以連接在兩個不同的存儲控制器上，當其中一個存儲控制器或者和盤之間的鏈路出現故障，另一個控制器仍能訪問硬盤，提升系統高可用性，保障業務連續性。

企業級存儲系統以存儲陣列為代表，主流的存儲陣列都有兩個控制器，基于SAS的磁盤陣列中，兩個控制器會分別通過背板與雙端口SAS盤相連，可以說硬件層面存儲陣列有著諸多冗余設計，以此保障系統高可用性。這樣的架構設計也是存儲陣列與標準x86服務器的主要區別。

PCIe SSD在數據中心中的應用已有將近10年的歷史，但是包括Memblaze在內的PCIe SSD廠商所服務的多是技術實力較強的互聯網公司，系統以分布式存儲架構為主，這類系統多采用x86服務器搭配PCIe SSD做高性能主存儲。

系統可靠性和可用性主要通過上層系統軟件的多副本、糾刪碼等技術實現。隨著U.2接口的NVMe SSD走向成熟，NVMe SSD全閃存陣列也迎來了新的機遇。下圖就展示了一個基于NVMe SSD的雙控存儲陣列架構。

雙端口PBlaze5 PCIe NVMe SSD在雙控系統中的應用

可以看到與傳統磁盤陣列類似，上圖中系統也具有兩個控制器，不同的是存儲控制器借助PCIe Switch直接與雙端口的PBlaze5相連。PBlaze5采用的U.2本質上是PCIe3.0 x4，在雙端口模式下，每個控制器可以分得PCIe3.0 x2的帶寬。

除了存儲陣列的方案，服務器搭配NVMe交換背板的方案也非常常見，基本架構如下：

NVMe SSD、服務器節點與NVMe 交換背板搭配的高可用企業存儲架構

傳統存儲系統有類似的方案，使用SAS HBA通過SAS背板與前端硬盤相連。上圖中并沒有HBA這樣的組件，而是服務器節點直接連Switch，這是因為PBlaze5 PCIe NVMe SSD帶寬已經接近PCIe 接口帶寬理論值，如果再使用HBA勢必會拉低系統性能。

需要指出的是，根據各家NVMe SSD設計不同，雙端口的實現方式也略有不同。PBlaze5可以被服務器自動識別，如果服務器支持雙端口U.2硬盤，那么PBlaze5就自動適配為雙端口模式。

存儲峰會上PBlaze5的雙端口模式下性能演示

上圖是基于超微服務器搭配一塊PBlaze5的演示方案，PBlaze5在雙端口模式下讀帶寬達到了1.65GB/s，性能已經接近PCIe3.0 x2的理論帶寬。打造一個高可用的企業級存儲系統，雙端口 NVMe SSD是必須的。同時，雙端口NVMe SSD需要陣列、服務器、系統等諸多環節上的技術協同發展才能夠成為系統高可用性的有力保障。