[1]

NVMe で (*´Д`) しようﾊｧﾊｧよ

hiyohiyoTwitter: @openlibsys

http://crystalmark.info/

Sapporo.cpp / 札幌 C++ 勉強会 #10＠クリプトン・フューチャー・メディア

[2]

発表内容自己紹介NVMe とは？ベンチマークNVMe の秘密まとめ

[3]自己紹介

[4]

自己紹介名前： hiyohiyo/ ひよひよ年齢： 37 歳家族：妻 , 愛娘 , 愛息子趣味：ソフトウェア開発 ( 約 17 年 )住所：北海道札幌市

代表作 : CrystalDiskInfo, CrystalDiskMark 他（通称 Crystal シリーズ）パソコンがもっと好きになるソフトウェアを一貫して開発しています

Microsoft MVP・ Visual C++ (Jan. 2014 – Sep. 2015) ・ Visual Studio and Development Technologies (Oct. 2015 -)

[5]

CrystalMark 2004ランキング対応ベンチマーク

[6]

CrystalCPUIDCPU 情報ツール

[7]

CrystalDiskMark 5 Shizuku Edition新世代ディスクベンチマーク

ベンチマーク結果なんておまけです www

通常版

[8]

CrystalDiskInfo 6 Shizuku Edition

HDD や SSD の健康状態を音声で教えてくれる !!

新世代ディスク情報ツール

通常版

[9]

[10]

【宣伝】第二世代萌え駆動開発

http://www.slideshare.net/hiyohiyo/mddwin32

ソフトウェア開発で一番大切なことを紹介しています !!

[11]NVMe とは？

[12]

NVMe とは

NVM Express (NVMe) はホストソフトウェアと不揮発性メモリ (Non-volatile memory) のインターフェースです。

NVMe は PCI Express で接続されるエンタープライズ向け SSD およびクライアント向け SSD に最適化されています。

SSD 向け次世代インターフェース

[13]

NVMe @PCIe 3.0x4

SATA/600

SATA/300

SATA/150

UDMA/100

UDMA/66

UDMA/33

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000

転送レート (MB/s)

[14]

AHCI vs NVMeベンチマーカー視点での最重要ポイント

AHCI NVMe

Queue 1 65536Commands/Queue 32 65536

1x1 32x1 32x8

SAMSUNG SSD 950 PRO 512GB のランダムリードベンチマーク結果 (MB/s)

[15]

Intel SSD 750 1.2TB

[16]

SAMSUNG SSD 950 PRO 512GB

NVMe 調査のためだけに購入

[17]

SAMSUNG SSD 950 PRO vs Intel SSD 750

SAMSUNG SSD

950 PRO

Intel SSD750

※Microsoft 標準ドライバ

[18]

Intel SSD 750 ドライバ比較

Intel NVMe Driver

Microsoft標準ドライバ

[19]NVMe の秘密 1

[20]

突然ですがクイズです！

？？？

NVMe SSD はストレージであると同時に○○○ デバイスです。

[21]

ヒント 1

Intel 製品の Vendor ID は

8086h

[22]

ヒント 2

○○○ Express

[23]

実は・・・

PCI Express デバイスでもあるのです !!

[24]

と、なると・・・

PCI コンフィギュレーション空間には何か有用な情報があるはず !!

[25]

PCI Express デバイスとしてチェック

出典 : http://www.nvmexpress.org/wp-content/uploads/NVM-Express-1_2a.pdf

Intel※ リトルエンディアン

拡張機能へのポインタ

[26]

PCI Express デバイスとしてチェック

出典 : http://www.nvmexpress.org/wp-content/uploads/NVM-Express-1_2a.pdf

Address Capability ID Next Address

40h 01h 50h

50h 11h 60h

60h 10h ----

CLS Link Speed

1h 250MB/s, 2.5GT/s (8B10)

2h 500MB/s, 5.0GT/s (8B10)

3h 1000MB/s, 8.0GT/s (128B130B)

NLW Link Width

1h x1

2h x2

4h x4

[27]

素朴な疑問

PCI にどうすればアクセス出来るの？

[28]

WinRing0 ( 終了プロジェクト ) の紹介

諸事情により公開終了しています。

マニュアル完備

[29]

WinRing0.dll (WinRing0x64.dll)

WinRing0.vxd

WinRing0.sys WinRing0x64.sys

ユーザーモードRing3

カーネルモード

Ring0

WinRing0 の構成

[30]

1. OpenLibSys.cs をプロジェクトに加えます。 2. using OpenLibSys; 文をソースコードに加えます。 3. Ols ols = new Ols(); などで Ols クラスのオブジェクトを

生成します。4. オブジェクトを介してライブラリの機能を呼び出します。

使用方法

using OpenLibSys;public partial class WinRing0Sample : Form{ private void Form1_Load(object sender, EventArgs e) { uint freq = 1193180000 / 440000; // 440Hz Ols ols = new Ols(); // Beep 音を鳴らします。 ols.WriteIoPortByte(0x43, 0xB6); ols.WriteIoPortByte(0x42, (byte)(freq & 0xFF)); ols.WriteIoPortByte(0x42, (byte)(freq >> 9)); // 以下省略 }}

hogehoge.cs

WinRing0 の使用方法

[31]

// Host Bridgeaddress = ols.FindPciDeviceByClass(0x06, 0x00, 0x00, 0);if (address != 0xFFFFFFFF){ str += "[PCI Confguration Space Dump] HostBridge\r\n"; str += " 00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 0A 0B 0C 0D 0E 0F\r\n"; str += "---------------------------------------------------\r\n"; for (int i = 0; i < 256; i+= 16) { str += i.ToString("X2") + "|"; for (int j = 0; j < 16; j++) { str += “ ” + (ols.ReadPciConfigByte(address, (byte)(i + j))).ToString("X2"); } str += "\r\n"; }}

PCI コンフィギュレーション空間のダンプ

[32]NVMe の秘密 2

[33]

NVMe のコマンド体系

標準コマンド必須 3 種類

Admin コマンド

必須 10 種類

[34]

S.M.A.R.T. 情報の取得 (NVMe の場合 )

Microsoft 製 NVMe Driver

NVMe SSDs

Get Log Page

Admin コマンドが通らない !!

S.M.A.R.T. にアクセスするためのコマンド

標準コマンド Admin コマンド

ReadFile() Win32API※

Read ※NVMe 標準コマンド

[35]

S.M.A.R.T. 情報の取得 (ATA の場合 )

Microsoft 製 ATA Driver

ATA HDD/SSD

S.M.A.R.T. にアクセスするためのコマンドReadFile()

Win32API※

READ **** ※ATA コマンド

SMART READ DATAATA PASS THROUGH という仕組

みを使って直接 ATA コマンドを送る

[36]

S.M.A.R.T. 情報の取得 (USB の場合 )

[37]

どうしたら・・・

NVMe SSD の S.M.A.R.T. 情報が

Windows 上から読めない !!!!!!!!!!

NVMe ＼ (^o^)／ｵﾜﾀ

[38]

神降臨

日本語の (*´Д`) ﾊｧﾊｧツイートに韓国の神から反応が !!

グローバルな活動が呼んだ奇跡か !?

[39]

神降臨

http://naraeon.net/

https://github.com/ebangin127/nvmetools

[40]

S.M.A.R.T. 情報の取得 (SAMSUNG)

Microsoft 製 NVMe Driver

SAMSUNG SSD 950 PRO (限定 )

Security Command (SCSI)

Get Log Page

ReadFile() Win32API※

READ ※NVMe コマンド

秘密の裏口からアクセ

ス

[41]

::ZeroMemory(&sptwb, sizeof(SCSI_PASS_THROUGH_WITH_BUFFERS24));

sptwb.Spt.Length = sizeof(SCSI_PASS_THROUGH);sptwb.Spt.PathId = 0;sptwb.Spt.TargetId = 0;sptwb.Spt.Lun = 0;sptwb.Spt.SenseInfoLength = 24;sptwb.Spt.DataTransferLength = IDENTIFY_BUFFER_SIZE;sptwb.Spt.TimeOutValue = 2;sptwb.Spt.DataBufferOffset = offsetof(SCSI_PASS_THROUGH_WITH_BUFFERS24, DataBuf);sptwb.Spt.SenseInfoOffset = offsetof(SCSI_PASS_THROUGH_WITH_BUFFERS24, SenseBuf);

sptwb.Spt.CdbLength = 16;sptwb.Spt.Cdb[0] = 0xB5; // SECURITY PROTOCOL INsptwb.Spt.Cdb[1] = 0xFE; // SAMSUNG PROTOCOLsptwb.Spt.Cdb[3] = 6; // Get Log Pagesptwb.Spt.Cdb[9] = 0x40; // Transfer Lengthsptwb.Spt.DataIn = SCSI_IOCTL_DATA_OUT;sptwb.DataBuf[0] = 2;sptwb.DataBuf[4] = 0xFF;sptwb.DataBuf[5] = 0xFF;sptwb.DataBuf[6] = 0xFF;sptwb.DataBuf[7] = 0xFF;

length = offsetof(SCSI_PASS_THROUGH_WITH_BUFFERS24, DataBuf) + sptwb.Spt.DataTransferLength;

bRet = ::DeviceIoControl(hIoCtrl, IOCTL_SCSI_PASS_THROUGH, &sptwb, length, &sptwb, length, &dwReturned, NULL);

SAMSUNG SSD 950 PRO へアクセス一部抜粋

Magic Number: これ以外の値だと動かない

[42]

暫定版公開中 !!

[43]

S.M.A.R.T. 情報の取得 (Intel)

Intel 製 NVMe Driver

Intel SSD 750(限定 )

ReadFile() Win32API※

READ ※NVMe コマンド

Get Log Page

S.M.A.R.T. にアクセスするためのコマンド

Admin コマンド

NVMe PASS THROUGH (Intel 専用 )

を使って直接 NVMe コマンドを送る

[44]

NVMe SSD も見えるようになりました !!

地獄の個別対応が……

[45]

S.M.A.R.T. の形式が全然違う !!SAMSUNG SSD 830 512GB (SATA) SAMSUNG SSD 950 PRO 512GB (NVMe)

S.M.A.R.T. 形式の比較

[46]

S.M.A.R.T. の形式が全然違う !!SAMSUNG SSD 830 512GB (SATA) SAMSUNG SSD 950 PRO 512GB (NVMe)

S.M.A.R.T. 形式の比較

[47]

神プロジェクトは Delphi 製だった……ステップ実行のため体験版ゲット !!

余談

[48]まとめ

[49]

まとめ

NVMe SSD 今すぐ買いに走りましょ

う !!

[50]

まとめ

• オープンソースで公開するととても良いことが

起きることもある。

• テスト用機材は多少高くても買う。

⇒ 実機なしの開発は地獄。

• 今回の発表がきっかけで NVMe 対応出来ました。

⇒ この機会がなければかなり先になっていた !?• ハードウェア関連ソフトの開発は楽しいです。

⇒ (*´Д`) ﾊｧﾊｧ

[51]参考文献

[52]

• nvmexpress.orghttp://www.nvmexpress.org/

• NVM Express 1.2a Specificationhttp://www.nvmexpress.org/wp-content/uploads/NVM-Express-1_2a.pdf

• Naraeon NVMe Toolshttps://github.com/ebangin127/nvmetools

参考文献

[53]

ご清聴ありがとうございました