固态硬盘SSD开发的秘密武器！

在SSD出厂之前，都要经过一系列严格的测试，主要包括哪些呢？看下图：

注释：EVT=Engineering Verification Testing, DVT=Design Verification Testing, RDT=Reliability Demonstration Testing.

EVT/DVT主要是针对SSD的功能性验证测试，RDT主要是验证SSD的可靠性和数据完整性。

这一系列验证的最终的目的就是确保SSD在出厂之前没有缺陷，符合行业标准。如果在验证过程中，出现了问题，那么就需要尽快找到问题的根源(Root Cause)，然后解决它们。找Root Cause就是SSD研发工程们升级打怪的艰辛路程了。

在PCIe SSD验证过程中，可能出现的问题，主要有以下几类：

(1) 上电失败：这类问题的fail原因可能与PCIe Link Training或者设备枚举等有关；

(2) PCIe Link retrain/drop issue;

(3) IO相关issues: Write/Read/Data compare failure.

通常，我们debug的方式，就是通过host软件端或者drive端的log获取fail信息，然后通过Protocol Analyzer抓取fail trace，或者处理FW issue时可以直接连接debugger。

这里，我们重点说一下处理PCIe Protocol相关issues时可能遇到的难点：

a. 一台测试机器可能一下需要测试多片SSD，而issue随机发生在不同的port口；

b. 多片SSD测试中，有一片fail之后，需要停掉其他的drive, 然后进行复现操作；

c. 连接Protocol Analyzer之后会提升信号质量，导致issue无法复现；

d. 在高低温Chamber测试时，连接Protocol有困难；

这些难点会增加debug的难度，延迟SSD量产的时间，最终造成经济损失。

为了减少debug的周期，Advantest公司设计了一个叫做"Traffic Capture Tool"，这个tool是集成在Advantest RDT测试机台之中，主要是基于FPGA实现对测试sample的实时监控，及时抓取fail当下的信息，如下图：

这个tool可以实现的功能有：

i. 抓取PCIe TLPs;

ii. 抓取PCIe Link Training& Status State Machine(LTSSM);

iii. 抓取NVMe SQ & CQ队列信息;

iv. 抓取Drive执行CMD log。

看到这里，小编觉得这个tool真的是太棒了，居然可以完成Protocol Analyzer的部分工作。虽然不能完全取代Protocol Analyzer，但这对开发人员的debug已经有很大的帮助。

说的好听，不如来个实例。那么，接下来我们来看个真实的fail issue：

fail现象:PCIe SSD上电之后无法识别盘符.

查看Traffic Capture Tool抓取的fail当下的TLP：

从上图可以看到，Link Up已经成功，在写Controller寄存器CC.EN=1之后，读取CSTS.RDY=0。

正常情况下，在CC.EN被置为1之后，CSTS.RDY也会被置为1.

NVMe Spec要求：在CC.EN被置为1后，Host至少等CAP.TO(最小500ms)的时间，CSTS.RDY才会被置为1.

但是，从抓取到的TLP Capture来看，在CC.EN被置1的120s后，读到的CSTS.RDY仍然为0.

看到这里，研发人员应该就有要debug的方向了。

声明: 本文选取测试数据来自美国Advantest公司公开资料！

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