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就用这一招 企业级存储从“老爷车”变“超跑”
作者: 赵为民 2017-12-11 17:06 【WatchStor】

2017年12月6日,中国存储峰会在北京悠唐皇冠假日举办,此次大会吸引了来自全球各地的存储界的专业人士参与。作为国内PCIe SSD市场上的一大主力,Memblaze也受邀参加了此次大会。

作为一家在2011年成立的存储公司,Memblaze公司的发展历史并不长,但这些年这家企业却一直只专注做一件事--PCIe SSD。Memblaze副总裁张泰乐在分论坛一为与会者分享了这些年他们在SSD的心得和体会。

什么是NVMe SSD?

什么叫NVMe SSD?今天仍有很多人看到这个名词时都会问到的这个问题。

要了解NVMe SSD,我们需要先了解下 NVMe,NVMe是针对闪存设计的一个国际标准,是当前用于连接主机和PCIe SSD的一个主流协议。

协议的标准化价值在于更好的帮助计算机与I/O的沟通,试想今天电脑使用U盘都需要再装一个驱动,或者升级一个操作系统的Kernel版本就必须更新驱动版本是一件多么低效的事,这就是NVMe标准的价值,为 NVMe SSD的普及提供了支持。

需要指出的是NVMe并非仅仅适用于一个SSD盘,一个系统也可以是NVMe设备。早期的DSSD就尝试实现将一个RACK级别的系统通过NVMe实现,向系统呈现的就是一个NVMe设备。也有Attala这样的公司实现了分布式存储系统映射成为一个NVMe设备。

NVMe是一个集合NVMe、NVMe-oF(NVMe over fabrics)以及NVMe-MI三个方向的协议簇。首先是NVMe主协议。在2014年的11月NVMe 1.2发布,PCIe SSD基础功能的标准制定完成,消费和企业级的PCIe SSD特性也已经趋于完善。

紧接着在2015年的Q4, NVMe-MI发布,定义了如何进行带外管理NVMe,协议对盘的管理和监控功能得到丰富。在2016年发布了NVMe-oF协议, NVMe不仅可以在盘上实现,也可以拓展至网络层面实现。同时,NVMe主协议也更新到1.2.1,与NVMe-oF进行兼容。2017年,NVMe1.3版本又在虚拟化、QoS以及嵌入式设备方面进行了升级。

NVMe SSD就是支持NVMe协议的SSD产品,NVMe协议的发展,让SSD普及有了更好的平台支撑。未来,NVMe、NVMe-oF和NVMe-MI都将继续往前发展,最终形成一个端到端的生态。

NVMe SSD在企业级存储领域才刚刚开始

自2012年最早期的NVMe发布,已经过去了5年。NVMe SSD在互联网企业主导的超大数据中心已经有了非常广泛的应用,但是在传统的集中式存储里的落地工作却刚刚开始。

为何在超大数据中心领域普及的快,在传统的集中式存储反而要慢呢?笔者认为, 一方面,企业级集中式存储架构多是传统的紧耦合的基于SAS的架构。从组件到系统都是有严格限制的,硬盘这样的关键组件多是采用存储厂商配置绑定的硬盘。封闭系统的好处是能够充分验证组件的兼容性,最大限度的保障系统可靠性,但是NVMe SSD作为完全异于SAS的产品,难以被传统存储阵列接纳是必然。

另一方面,一方面技术实力较强的互联网数据中心通过分布式存储架构吸纳NVMe SSD这类新产品,通过多副本等技术实现了自身系统的高可靠性。在互联网的多年应用使得PCIe SSD得到了充分的验证。其角色也非常多样,比如做非易失性缓存,做本地存储,做分布式存储、Server SAN的tie0层等等。

张泰乐认为,传统的集中式存储领域如今已经落后, NVMe SSD在企业级存储中的应用才刚刚开始,企业级存储实现急需要NVMe SSD来提升存储系统的性能。

NVMe价值?"老爷车"秒变"超跑"你能想象吗?

愈加完善的NVMe生态让SSD成为阵列标配有了的基础。张泰乐为我们介绍了NVMe架构与传统的SAS架构之间的差异。

传统的SAS架构

基于NVMe的系统架构

如上图,我们先来看一下传统的SAS架构,SAS盘的数据要传输到FC,需要至少三步。需要经过PCIe Switch,SAS协议和PCIe协议。

NVMe的传输则很简单,直接通过PCle Switch跟CPU连起来,整个I/O路径非常短。NVMe本身对多核CPU系统非常友好,能够充分利用CPU资源,所以性能非常高。借助NVMe-oF,RACK级别的NVMe就不难实现。

如今,NVMe SSD的IOPS已经达到百万级别,这样的性能装到企业级存储中,无疑能够大幅提升企业级存储的性能,可以说是让"老爷车"秒变"超跑"。

NVMe SSD的挑战?

NVMe SSD取代SAS盘成为存储阵列标配的趋势很明显,但是中途需要克服诸多挑战。

据张泰乐介绍,NVMe SSD要大规模落地企业级存储系统首先要做的就是保障系统级高可用性和高可靠性。这也是基于SAS的传统系统多年的发展首要任务。为此,SAS从硬盘到上层的传输链路形成了一个完善的高可用架构。

为了保障业务连续,NVMe SSD首先要考虑的也是怎么提高系统的高可用性,除了盘本身的掉电保护、元数据保护登一系列保护措施之外,张泰乐提到Memblaze要把NVMe推向企业级存储系统,首先要做双端口,实现高可用性。可以说双端口是NVMe SSD打开企业级存储系统的重要钥匙。

Memblaze新一代的PBlaze5系列PCIe NVMe SSD就已经实现对双端口的支持。配合支持双端口的服务器或者存储阵列可以构建基于NVMe SSD的高可用存储系统。并且在双端口模式下,PBlaze5仍能占满PCIe3.0 x2的带宽。

存储峰会现场Memblaze的双端口模式下PBlaze5的性能演示

Memblaze助力闪存市场实现质的跃迁

作为一家成立六七年的SSD厂商,Memblaze在成立之初就是做PCIe SSD,开始的时候他们非常注重SSD的性能,现在设计的SSD几乎仍然是全球最快的。但是Memblaze所重视的并非只有性能,其团队在高可靠性、易用性等方面做了大量的研发工作,为打造能在全球SSD市场占据一席之地的品牌奠定了坚实基础。

目前,Memblaze已经推出了五代PCIe SSD,前三代产品还不是基于NVMe的SSD产品,从2015年,Memblaze推出NVMe SSD产品--PBlaze4,也是国内第一推出NVMe SSD的企业。

在今年的六月份,Memblaze推出第五代PCIe NVMe SSD产品,这款产品采用企业级3D-TLC NAND,支持NVMe1.2a标准,最高容量达11TB。拥有U.2盘及半高半长插卡两种形态,900系列U.2盘采用双端口设计,高随机读IOPS(4KB)达104万,读带宽最高6GB/s。

目前Memblaze的产品在互联网、金融、电信、政府、云计算等多个行业有了广泛应用,包括电信,包括金山云,很多的客户都在用Memblaze的产品。可以看到,很多在国际的一线品牌,都在用他们的产品。

据Gartner预测,到2020年,数据中心闪存SSD容量将达到180亿美金,在PCIe SSD方面,到2018年,PCIe SSD的容量将占50%。到2020年,这一占比将达到 80%。作为国内顶尖的SSD厂商,在未来,Memblaze将通过不断的新产品帮助更多企业级客户快速构建新一代高性能绿色数据中心。


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