PBlaze5 920系列特性——在线固件升级

在线固件升级的市场需求

传统需要冷重启服务器才能升级固件的操作，需要用户停止业务，umount文件系统，冷重启完成SSD固件升级，然后mount文件系统，重新启动业务系统的各个模块。对用户来说，操作复杂，容易出错。所以用户更希望有一种不需要重启即可完成硬件固件升级的方法。

另一方面，对于可靠性要求很高的存储系统而言，更会要求SSD必须支持固件在线升级功能，才能保证存储系统服务的连续性。存储系统通常有多种方式完成SSD的固件升级，如对目标升级SSD停止IO操作，瞬间完成固件升级后，通过缓存或者RAID机制在目标SSD重建增量数据。

 

固件升级步骤和激活方式

SSD固件升级主要分为下载和激活两个步骤，激活成功，固件升级成功。通过开源命令行工具nvmecli即可执行。

• 在nvmecli版本1.5以下，激活操作通过命令fw-activate实现
• 在nvmecli版本1.5以上，激活操作通过命令fw-commit实现

在NVMe协议标准中（截图Figure 76取自《NVM Express 1.3b》），对Commit指令所跟参数有详细定义。其中Commit Action（CA）指明升级固件下载和激活不同执行方式的组合。如：

• 001b：向指定slot下载固件，需要reset后完成激活操作
• 011b：向指定slot下载固件，激活立即生效，固件升级完成

 

固件升级需要Reset

一般SSD固件升级需要Reset，也就是需要对服务器进行冷重启

才能完成升级。步骤如下：

1. 通过Download命令将固件镜像文件下载到SSD的DRAM中
2. 主机端发送Firmware Commit指令，参数指定-a 1（即Commit Action为001b），固件激活需要reset操作。需要关闭服务器后，再重启，固件才算成功被激活。这一步操作也是将固件从DRAM写入NAND。

固件下载后会通过CRC校验有效性。

 

 

需要Reset操作的固件升级举例如下：

标准定义SSD支持7个slot，slot 1 是只读权限，用于存放出厂固件，slot 2和3 可用于固件下载。示例选择slot 2（-s 2）进行固件下载。

 需要对服务器冷重启才能升级成功。

 

PBlaze5 920支持固件在线升级

新一代PBlaze5 920系列支持固件在线升级功能，固件升级可以在业务有IO的情况下进行，无需重启服务器。升级步骤如下：

1. 固件1正常运行时，通过Download命令将固件2镜像文件下载到SSD的DRAM中
2. 激活：主机端发送Firmware Commit指令，参数指定-a 3（即Commit Action为011b），无需reset，即可完成固件激活。

 

 

在线固件升级举例如下：

 

根据测试，执行在线升级指令后，业务IO仅暂停1s后恢复。

 

由于SSD在数据中心大量部署，如果批量进行在线固件升级，对业务还是有较大影响，所以仍然需要大量用户环境的实际验证。虽然PBlaze5 920支持有IO的情况下进行固件在线升级，Memblaze强烈建议：

• 用户在业务压力较小时进行固件升级操作;
• 对于业务压力持续很大的业务系统，建议停止业务做SSD固件升级，但是由于不需要umount文件系统、不需要停止应用、更不需要重启服务器，用户所需要付出的代价相比传统升级方式小了很多；
• 双端口场景下，在线升级的目标一般是要在存储系统业务不停止的情况下完成，所以需要存储系统相关缓存、RAID等机制的保证

 

本文作者：王瑜   |   Memblaze 产品工程师

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