لماذا يفتقد الخادم المنزلي إلى محركات NVMe بدون تقسيم PCIe؟

يمكن لخادم منزلي اكتشاف قرص SSD واحد فقط على محول NVMe متعدد عندما تقوم البطاقة بتوصيل عدة مقابس M.2 بشكل سلبي إلى فتحة PCIe واحدة ولكن المنصة تعرض تلك الفتحة كرابط واحد. قد يقيم القرص الأول رابطًا، بينما لا تمتلك الأقراص الأخرى اتصالًا نزوليًا مستقلاً لبرامج النظام ونظام التشغيل ليتم تعدادها.

يحل تقسيم PCIe هذه المشكلة للمحولات السلبية المتوافقة عن طريق تقسيم اتصال المنفذ الجذري العريض إلى عدة روابط أضيق، مثل تحويل x16 إلى x4/x4/x4/x4. لا يُطلب ذلك من كل بطاقة NVMe متعددة: يمكن للمحول الذي يحتوي على مفتاح PCIe مدمج إنشاء منافذ نزول خاصة به، على الرغم من أن كل قرص بعد ذلك يشارك رابط البطاقة العلوي.

رابط PCIe غير مقسم واحد لا يمكنه عرض كل الأقراص على محول سلبي

لا يتصرف محول NVMe متعدد سلبي مثل وحدة تحكم تخزين تجمع عدة أقراص SSD خلف واجهة جهاز واحدة. فهو يوجه بشكل رئيسي مجموعات المسارات، وساعات المرجع، وإشارات إعادة التعيين، والطاقة بين موصل الحافة ومقابس M.2 المنفصلة. يظل كل قرص NVMe SSD نقطة نهاية PCIe خاصة به ويحتاج إلى رابط قابل للاستخدام في طوبولوجيا المضيف.

إذا ظل المنفذ الجذري مكونًا كرابط واسع واحد، فإن المضيف لم ينشئ روابط منطقية منفصلة لكل مقبس على تلك البطاقة السلبية. قد يظهر قرص SSD واحد بينما تبقى الأقراص الأخرى غير موجودة قبل أن يصبح برنامج تشغيل NVMe أو نظام الملفات ذا صلة. لهذا السبب عادةً ما يكون العرض "تم اكتشاف قرص واحد فقط"، وليس ظهور أربعة أقراص بسعة مخفضة.

يقوم تقسيم PCIe بإنشاء عدة روابط من فتحة فيزيائية واحدة

يغير التقسيم تكوين المنفذ على جانب المعالج أو مجموعة الشرائح. قد يتم تقسيم اتصال x16 الفيزيائي إلى رابطين x8، أو رابط x8 بالإضافة إلى رابطين x4، أو أربعة روابط x4 عندما تدعم المنصة تلك الأوضاع. يمكن لكل رابط ناتج أن يتدرب مع نقطة نهاية مختلفة على المحول.

لا يتم تنفيذ التقسيم بواسطة نظام التشغيل بعد الإقلاع. يعتمد ذلك على وحدة تحكم PCIe في المعالج، وتوجيه اللوحة الأم، وبرامج النظام الأساسية للمنصة. توضح إرشادات التوافق الرسمية لـ ASUS لتقسيم PCIe أن عدد محركات M.2 التي يمكن للبطاقة عرضها يختلف حسب اللوحة الأم، والمعالج، والفتحة، وتخصيص المسارات.

تبني محولات NVMe السلبية والمعتمدة على التبديل طوبولوجيات PCIe مختلفة

يمكن لبطاقتين أن تحتويان على نفس عدد مقابس M.2 لكن تضعان متطلبات مختلفة جدًا على المضيف. تعتمد البطاقة السلبية على المجمع الجذري لتوفير روابط متعددة. تعرض البطاقة المعتمدة على التبديل منفذًا صاعدًا للمضيف وتخلق عدة منافذ هابطة لأقراص SSD.

توفر وثائق Broadcom PEX 8612 مثالًا ملموسًا على التبديل مع اتصال صاعد واحد وعدة منافذ هابطة. تختلف دقة الشريحة وعرض المنافذ حسب البطاقة، لكن التمييز المعماري يبقى: التبديل يخلق توزيعًا؛ اللوحة السلبية توصل فقط المسارات التي قسمها المضيف مسبقًا.

فتحة كاملة الطول لا تضمن وجود ستة عشر مسارًا قابلاً للاستخدام

طول الفتحة الميكانيكية وعدد مسارات الإشارة الكهربائية هما خاصيتان مختلفتان. الموصل الذي يقبل بطاقة x16 فعليًا قد يكون موصولًا كـ x8 أو x4 أو حتى x1. في الأنظمة المدمجة، قد تحصل فتحة كاملة الطول الثانية على المسارات من مجموعة الشرائح بدلاً من المعالج مباشرة، أو تشاركها مع مقبس M.2 آخر، أو وحدة تحكم الشبكة، أو فتحة توسعة أخرى.

هذا يغير كل من أوضاع التفرع المتاحة وعدد الأقراص التي يمكن توصيلها. لا يمكن لفتحة كهربائية x4 أن توفر أربع وصلات x4 مستقلة لمجرد أن المحول يحتوي على أربع مقابس. تشير منظمة NVM Express إلى أن M.2 يمكن أن تدعم رابط PCIe حتى x4؛ x4 هو اتصال شائع بأداء كامل، وليس وعدًا بأن كل فتحة مضيف توفر أربع مسارات لكل قرص SSD مثبت.

البرنامج الثابت يحدد أوضاع التفرع التي يمكن للمنصة استخدامها

قد تظهر إعدادات التفرع تحت أسماء مثل تكوين مسارات PCIe، تكوين الفتحة، أو خيار صريح مثل x8/x8 أو x4/x4/x4/x4. القائمة المتاحة خاصة بالمنصة. قد يحتوي المعالج على مسارات كافية بينما لا تقوم اللوحة الأم بتوجيه المجموعات المطلوبة إلى تلك الفتحة، أو قد يدعم العتاد هيكلية لا يكشف عنها البرنامج الثابت.

يمكن لتحديث البرنامج الثابت أن يضيف أو يصحح الدعم على بعض المنصات، لكنه لا يمكنه إنشاء توصيلات المسارات أو قدرات المتحكم التي يفتقر إليها العتاد. المصدر الموثوق هو دليل اللوحة الأم أو الخادم المنزلي للمعالج الدقيق، الفتحة، وإصدار BIOS المحدد. البيان العام بأن "PCIe Gen3 يدعم التفرع" غير كافٍ لأن جيل PCIe لا يحدد كيفية توجيه أو تكوين منفذ الجذر المحدد.

الأقراص المفقودة تختفي أثناء تعداد PCI

عند الإقلاع، يكتشف البرنامج الثابت للنظام ونظام التشغيل أجهزة PCI من خلال تتبع الهيكلية وقراءة مساحة التكوين. توضح وثائق نواة لينكس أن الأجهزة تحت جسر المضيف يمكن العثور عليها من خلال تعداد PCI القياسي. يمكن لبرنامج تشغيل NVMe أن يتصل فقط بعد اكتشاف نقطة نهاية PCI المقابلة وتخصيص الموارد لها.

هذا يحدد حدود العطل. إذا كانت الأقراص الصلبة الإضافية غير موجودة في شجرة أجهزة PCI، فإن تغيير الأقسام أو إعدادات RAID أو أنظمة الملفات أو برنامج تخزين NAS لا يمكنه الكشف عنها. إذا ظهر كل قرص SSD كنقطة نهاية PCI ولكن واحدًا منها غائب عن واجهة التخزين، فإن التحقيق ينتقل إلى ما بعد التفرع إلى برنامج تشغيل NVMe أو صحة الجهاز أو تكوين التخزين.

تغير عرض الرابط يؤثر على الأداء حتى بعد ظهور كل أقراص SSD.

العد الناجح لا يضمن كامل عرض النطاق الترددي لكل قرص. بطاقة بأربعة أقراص تعمل كـ x4/x4/x4/x4 تعطي كل SSD رابطًا مستقلاً أوسع من توبولوجيا تعين مسارات أقل لكل قرص. كما يغير جيل PCIe عرض النطاق المتاح لكل مسار، لذا يجب قراءة عرض الرابط والجيل معًا.

يقدم المحول القائم على المفتاح حدًا مختلفًا. يمكن رؤية عدة أقراص SSD أسفل التيار وتكون سريعة بشكل فردي أثناء الاستخدام الخفيف، لكن التحويلات المتزامنة تتجمع على الرابط العلوي. يشرح نقاش NVM Express حول NVMe RAID واختناقات الارتباط العلوي سبب تشبع عدة أقراص x4 SSD على اتصال مشترك أضيق.

فشل الكشف عن NVMe الآخر يمكن أن يشبه فقدان التفرع.

رؤية قرص واحد بدلاً من عدة أقراص يشير بقوة إلى عدم تطابق في التوبولوجيا على محول سلبي، لكنه ليس حاسمًا. قد تعطل قاعدة مشاركة المسارات فتحة عند ملء موصل آخر، أو قد تكون فتحة معينة غير نشطة مع وحدة المعالجة المركزية المثبتة، أو قد يتطلب تعيين المقبس إلى المسار في المحول تركيب الأقراص بترتيب محدد.

شكل الوحدة مهم أيضًا. يصف M.2 وحدة مادية وعائلة موصلات؛ لكنه لا يعني أن كل قرص M.2 يستخدم NVMe. لا يمكن لقرص SATA M.2 العمل في مقبس يحمل إشارات PCIe فقط. قد يؤدي الجلوس السيئ، أو جيل PCIe غير مدعوم مفروض في البرنامج الثابت، أو التبريد غير الكافي، أو فشل SSD إلى ظهور أعراض إضافية في الكشف أو الاستقرار.

اقرأ خريطة مسارات PCIe قبل تفسير بناء متعدد NVMe.

ابدأ بالتوبولوجيا بدلاً من الرقم المطبوع على الفتحة. حدد العرض الكهربائي للفتحة، ومصدرها من وحدة المعالجة المركزية أو مجموعة الشرائح، وأنماط التفرع المدعومة، وقواعد مشاركة المسارات، وبنية المحول. ثم قارن عدد نقاط نهاية SSD المقصودة مع الروابط المستقلة أو منافذ المفتاح السفلي المتاحة فعليًا.

• تأكد مما إذا كان المحول سلبيًا أو يحتوي على مفتاح PCIe.
• تحقق من عدد المسارات الكهربائية للفتحة بدلاً من طولها الفيزيائي.
• تحقق من وضع التقسيم الدقيق المدعوم لتلك الفتحة ووحدة المعالجة المركزية.
• راجع قواعد المسارات المشتركة لأجهزة M.2، SATA، الشبكة، وأجهزة PCIe الأخرى المدمجة.
• افصل تعداد نقاط نهاية PCI عن اكتشاف NVMe لاحقًا وتجميع التخزين.
• تحقق من عرض النطاق الترددي المتفاوض عليه والجيل بعد ظهور كل SSD.

تشرح هذه الطريقة كلًا من السعة والأداء دون افتراض أن كل محول يعمل بنفس الطريقة. يمكن للقراء الذين يقيمون مسارات توسيع خادم المنزل الأخرى استخدام هذا مقارنة توسيع PCIe مقابل USB كسياق تكميلي؛ لا يزال قرار التفرع نفسه يعتمد على المنصة وطوبولوجيا المحول.

الأسئلة الشائعة

هل يتطلب كل محول متعدد NVMe تفرع PCIe؟

لا. المحولات السلبية عادةً ما تتطلب تفرع مضيف متوافق لأنها لا تنشئ منافذ نزولية بنفسها. يمكن لبطاقة تحتوي على مفتاح PCIe مدمج أن تكشف عن نقاط نهاية SSD متعددة من خلال رابط تصاعدي واحد دون تفرع اللوحة الأم، على الرغم من أن أقراصها تشترك في ذلك الرابط التصاعدي.

هل يمكن لتحديث BIOS إضافة PCIe Bifurcation؟

يمكن أن يكشف أو يصلح خيار التفرع عندما يدعم متحكم وحدة المعالجة المركزية وتوجيه اللوحة الأم ذلك بالفعل. لا يمكن لتحديث البرنامج الثابت إضافة مسارات فعلية، أو تغيير كيفية توصيل اللوحة، أو جعل تقسيم منفذ الجذر غير المدعوم ممكنًا.

لماذا يظهر قرص NVMe واحد فقط على محول بأربع فتحات؟

التفسير الشائع هو أنه يتم تركيب محول سلبي في فتحة ما زالت مهيأة كرابط PCIe واحد، لذا فإن المقبس المتصل بمجموعة المسارات النشطة فقط هو الذي يتدرب بنجاح. يجب استبعاد توصيل الفتحة، وترتيب التثبيت، والمسارات المشتركة، ونوع قرص M.2 غير المتوافق، أو فشل الجهاز قبل اعتبار التفرع مثبتًا.

هل يدمج PCIe Bifurcation أقراص NVMe في RAID؟

لا. التفرع (Bifurcation) ينشئ وصلات PCIe مستقلة بحيث يمكن للمضيف تعداد نقاط النهاية المنفصلة. يتم تكوين RAID أو طبقة تجميع التخزين الأخرى لاحقًا في البرنامج الثابت، أو نظام التشغيل، أو برنامج التخزين. اكتشاف أربعة أقراص ودمج أربعة أقراص هما عمليتان منفصلتان.