闪存时代,聊聊NVMe SSD

责任编辑:jcao

作者:曹建菊

2015-11-25 11:33:23

来源:企业网D1Net

原创

推动PCIe SSD从互联网领域并广泛应用到企业数据中心的重要加速器笔者认为是NVMe的标准化,当NVMe标准成长为一个真正的生态链后,闪存的需求自然加速了 PCIe SSD的加速增长。

企业级固态硬盘(SSD)市场按IDC的预测即将超过100亿美金,而2013年这个数据还仅是3300万,闪存已进入无处不在的时代。闪存时代自然得益于大数据价值的认可及挖掘,大数据时代的到来,奠定了SSD市场崛起的基础。据IDC预测:至2017年时,云数据中心的配售率将超过 90%。从固态硬盘接口规范的发展趋势来看,PCIe接口正逐步取代SATA/SAS成为固态硬盘的主流接口,PCIe接口的固态硬盘将占据整个市场的53%。

笔者曾在一篇文章中提出存储的摩尔定律时代已经到来的观点,存储摩尔定律的推动技术就是存储介质及软件定义,其代表技术是闪存,闪存得到快速应用自然是以SSD为代表的存储介质的变化。另一方面,推动PCIe SSD从互联网领域并广泛应用到企业数据中心的重要加速器笔者认为是NVMe的标准化,当NVMe标准成长为一个真正的生态链后,闪存的需求自然加速了 PCIe SSD的加速增长。

NVMe SSD应用的新挑战

实际上,NVMe SSD应用正面临新的挑战:

1、从行业趋势来看,高速存储技术正得到迅猛发展,而面向高速存储的软件系统显然正需要发力。

2、高速存储介质的应用需求也呈现新的趋势:如何保证NVMe SSD的数据可靠性?如何充分聚合系统中多块NVMe SSD的性能和容量?如何简化服务器中NVMe存储的管理?这些都对高速存储介质提出了新的要求;

3、数据可靠性因素的影响:影响数据可靠性的因素较多,从CPU故障、软件BUG、内存故障,到互连故障、SSD/盘故障或者其它因素,但存储的可靠性无疑是非常重要的原因。

4、数据保护方面:我们熟知,长时间数据重构容易导致数据可靠性降低,数据故障导致业务性能不稳定,高速存储介质缺乏数据保护、管理系统。

高速存储三步走

面对上述新的挑战,传统RAID显然已并不适用于高速存储介质,因此,笔者认为,高速存储至少有以下几步路要走:

一是需要而向高速介质进行架构革新;

二是需要解决高速存储介质新的问题;

三是应充分利用高速介质新的特征。

Memblaze的探索

从中国存储市场的整体布局来看,存储行业已呈现了基础自主研发、生态链组建、存储集成等各种业态,其中,基础自主研发一直最为薄弱。最近几年,这种局面正在逐渐改变。笔者最近在GITC大会上见识了Memblaze支持NVMe标准的PBlaze4 PCIe SSD,以及针对新型高速存储介绍NVMe SSD的数据保护管理系统FlashRAID。

据了解,Memblaze的新一代PBlaze4 PCIe SSD可全面支持NVMe标准。一方面新版本Windows,Linux,VMware等主流操作系统均支持NVMe并自带原生驱动,用户无需安装私有驱动即可直接使用PBlaze4;另一方面如果主板支持UEFI协议,PBlaze4可以用作启动盘。

PBlaze4 PCIe SSD高性能及性能一致性表现不俗, NVMe支持多队列和更高的队列深度,可以有效减少主机端多核之间的争用,让多核CPU的性能优势能够得到释放。在设备端,PBlaze4采用硬件多队列(Hardware Multi-Q)技术来匹配主机端性能的增长,进一步提升SSD性能;此外,PBlaze4设备通过多核设计(Multi-core Computing)提高并发处理能力;第三,PBlaze4通过NAND内部调度机制对信息流的控制可以有效解决IO拥塞问题,保证性能一致性表现。

PBlaze4 PCIe SSD拥有全面的数据保护方案,保障设备高可靠性。利用增强的BCH纠错码、数据重读技术及LUN间的RAID机制实现数据纠错和恢复;使用更高寿命和低错误率的pSLC模式对元数据进行存储保护;掉电保护确保异常掉电情况下的数据一致性;通过全局FTL使磨损更加均衡,PBlaze4使用寿命得以进一步提高。

FlashRAID则是针对新型高速存储介绍NVMe SSD的数据保护管理系统,也是一款普适NVMe SSD的软件系统,FlashRAID可以充分发挥NVMe SSD的性能,无锁IO处理模型的设计确保系统性能线性可扩展。存储资源池技术有效分离数据保持域与物理存储资源域,加速数据重构性能,确保用户IO访问性能的一致性。而全局磨损均衡和“逆”磨损均衡算法有效延长SSD的使用寿命。另外,还能实现热插拔状态监控,SSD健康诊断,智能错误预警,存储资源的统一管理等功能。

由此可见,基础硬件与软件的有效配合,才会使闪存发挥了最优异的性能优势。

上图为:Memblaze CEO 殷雪冰

构建闪存生态

前文已有提及,只有当NVMe标准成长为一个真正的生态链后, PCIe SSD的加速增长才能实现,Memblaze 也是如此,Memblaze CEO 殷雪冰说:“Memblaze携手合作伙伴,致力于为客户打造一个完整的闪存生态。目前,Memblaze已与VMware、OpenPOWER、Micron、浪潮等合作伙伴紧密合作,围绕闪存及NVMe做了很多解决方案,为闪存的大范围应用做出更大努力!”

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