近年來,數據量的暴增給企業存儲帶來了更大的壓力,企業用戶急需存儲速度更快、性能更強的產品。同時,隨著CPU、GPU和數據存儲設備的不斷發展,對帶寬也提出了更高需求,PCIe4.0的出現使這些問題逐漸得到解決。相較于PCIe3.0,PCIe4.0將帶寬提升了一倍,允許GPU和PCIe SSD提供更快的I/O。對普通用戶來說,也許PCIe4.0似乎并沒有多少必要,但是對于數據分析、機器學習、人工智能等一些數據密集型和計算應用程序來說,計算性能的顯著提升可能會推動一些技術瓶頸的突破。除了可以提高速度,PCIe4.0還具備很好的數據可靠性和完整性,綜合性能有了很大提升。索尼科技大概是看到了PCIe4.0對游戲體驗的提升,在其2020年推出的游戲機Playstation 5上預留了標準的M.2 PCIe4.0 SSD插槽,以便用戶日后升級擴容。
索尼Playstation 5
同時,PCIe4.0向下兼容PCIe3.0,所以即使是將PCIe3.0設備插入PCIe4.0插槽,依然能夠正常工作,只不過其帶寬是由PCIe3.0決定的。技術的迭代更新具有聯動性,PCIe4.0的出現也意味著新一代產品的誕生。不過PCIe4.0的發展之路似乎走的并不平坦,從2017年首次提出,到市場上推出PCIe4.0產品經歷了很長一段時間,還沒等完全占據市場,PCIe5.0就出現了。雖然關于PCIe4.0的爭議不斷,但近兩年來,PCIe4.0產品也是相繼推出,并受到了市場認可。
2019年,支持PCIe4.0的SSD和顯卡首次亮相,也代表著PCIe4.0正式開始邁入市場。在當年的臺北國際電腦展上,AMD為了支持PCIe4.0,推出全新的X570芯片組,制造商也推出了數十款X570主板。但有了PCIe4.0主板,最重要的是要有可以支持它的處理器,即AMD第三代Ryzen處理器,當時AMD發布了五款不同的Ryzen 3000處理器,PCIe4.0的加持也成了AMD新一代CPU的亮點之一,二者也算相互成就了。但畢竟PCIe3.0曾占據市場太久,又和PCIe5.0在市場上共存,PCIe4.0的發展之路并不是一帆風順的,不過AMD后來的B550和Ryzen5000處理器大放異彩,也算讓PCIe4.0得到了正名。
AMD Radeon RX 5700 XT
繼AMD第三代Ryzen之后,Intel于2020年推出其首款支持PCIe4.0的CPU,第十一代酷睿處理器,這款處理器率先使用了英特爾銳炬Xe顯卡。
AMD不僅在消費級CPU上搶先Intel一步支持PCIe4.0,其第二代EPYC也是業界首款支持PCIe4.0的商用x86服務器CPU。同時這款CPU采樣全球首款多芯片模塊(MCM)架構,通過在同一封裝中包含用于CPU和I/O的不容處理器節點提高性能。2021年發布的第三代AMD EPYC采用AMD 3D V-Cache,通過以3D疊層方式放置組件以實現最小延遲,借助三倍L3緩存實現更高帶寬,可以處理極苛刻的技術計算工作負載。搭配128通道PCIe4.0,以極具競爭力的價格優勢,在服務器CPU領域占據主要市場。
第三代AMD EPYC(霄龍)處理器
雖然Intel一直在CPU市場上占據主導地位,但在對PCIe4.0的支持方面一直沒有AMD表現的積極。2021年,Intel推出的第三代至強處理器(Ice Lake-SP)單顆處理器最多可提供64條PCIe 4.0通道,采用10nm制程和Sunny Cove架構,最高規格可達40核。Intel第三代至強處理器更專注于AI計算,內置了人工智能加速和高級安全功能,提高工作效率的同時還可以保證信息安全。
除了AMD和Intel的角逐,華為鯤鵬920系列處理器也加入了對PCIe4.0的支持。鯤鵬920系列最多支持9個PCIe4.0接口,其PCIe擴展槽位支持華為自主開發的PCIe SSD,極大提升了搜索業務、Cache業務、下載業務等應用領域的I/O性能。同時支持華為自主研發的AI加速卡,使得圖像處理等方面的工作更高效。
處理器性能提升以及整機市場的發展也對存儲性能提出了更高要求,畢竟整機中各部分組件的性能同步提升才能發揮出技術升級的優勢。近兩年各大存儲部件廠商陸續推出PCIe Gen 4 SSD,技術指標也都極具競爭力。寶存科技作為一家深耕數據中心領域超過十年的國內存儲廠商,深知不同業務場景對存儲的需求不盡相同。為了更好滿足業務需求,在保證數據可靠性和性能一致性的基礎上,推出了更高IOPS、更穩定QoS的PCIe Gen4 SP4E/SP4X系列SSD。寶存科技SP4系列產品的4K隨機讀取IOPS分別高達900K,4K穩態隨機寫入高達340 IOPS。滿足數據中心多種業務場景中復雜的IO指令的同時,也大幅提升了終端用戶的使用體驗。同時,寶存科技基于多年來對數據中心業務場景的理解和經驗,持續打磨和調優更符合多數業務場景所需混合讀寫場景的SSD固件。寶存科技SP4系列產品使用母公司傾力打造的SM8266主控,支持16通道,搭配3D eTLC閃存,單盤容量最高為7.68TB,可以充分滿足數據庫、OLTP/OLAP、云計算、大數據分析、高頻交易及檢索等工作負載的性能需求。
SM8266主控提供第六代NANDXtend技術,支持高性能LDPC ECC及RAID陣列校驗糾錯,可以確保極端操作情況下的數據完整性。藉此寶存科技SP4系列產品可以提供全路徑端到端的硬件數據保護機制,其單盤失效平均時間(MTBF)超過2百萬小時的企業級指標。同時還可以提供超過業界標準的DWPD。
寶存科技PCIe Gen4 SSD
由于企業業務系統需要24*7持續運行,穩定性對企業用戶的重要性不言而喻。即便SSD的性能達到了極高的水平,如果不能保證穩定性和可靠性也沒有什么實用意義。目前,市場上的企業級PCIe Gen4 SSD作為新一代產品,可靠性大都還有待考驗。寶存科技的PCIe Gen4 SSD是在PCIe Gen3 SSD基礎上進行了升級,其PCIe Gen3 SSD產品已在中國互聯網巨頭公司得到了廣泛使用。通過智能算法加持,使NAND的program/erase suspend特性可以充分發揮出來,為各種企業級IO負載提供優異穩態下的QoS。
4K隨機讀取最大穩態延遲
4K隨機寫入最大穩態延遲
寶存科技SP4的4K隨機讀取最大穩態延遲低于12ms,和Intel P5510較為接近。SP4的4K隨機寫入的最大穩態延遲低于18ms,當命令數在32至512之間時,4K隨機寫入穩態延遲甚至低于Intel P5510。
8K隨機讀取最大穩態延遲
8K隨機寫入最大穩態延遲
16K隨機讀取最大穩態延遲
16K隨機寫入最大穩態延遲
8K/16K隨機讀取最大穩態延遲分別為25ms和43ms,略高于Intel P5510。PCIe NVMe SSD Gen4 SP4的8K/16K隨機寫入最大穩態延遲表現較好,均低于Intel P5510,分別為24ms和42ms。
雖說企業級SSD一般相對安全可靠,故障發生率較低,不過一旦出現故障就容易造成極大損失。為了應對可能發生的故障問題,寶存科技的PCIe Gen4 SSD提供了自主獲取硬盤使用日志的功能,以便及時發現和解決問題,大大提升了故障分析速率和RMA效率。
寶存科技擁有超過十年的一線大廠規模部署經驗,在應用定制化領域(Open Channel)有非常成功的案例,并且近兩年已經得到非常規模的量產。定制化領域在軟件層級、固件層級、主控層級、硬件方面都有特殊要求,需要和客戶協作。在NAND Flash的使能和管理是寶存科技的強項,對NAND的迭代及管理等各方面的技術都有非常扎實的成功經驗,這些經驗在SP4系列產品中也有充分的體現。
關于寶存科技
寶存科技2011年成立于上海,2015年被全球較大的NAND閃存主控芯片供應商慧榮科技全資收購。寶存科技是一家致力于開發高性能企業級SSD固態存儲解決方案的高新技術公司,提供標準化NVMe SSD和定制化Open Channel SSD 企業級固態存儲產品,在數據庫、虛擬化、云計算、大數據、人工智能等場景中得以廣泛應用。產品上市至今,客戶已遍布互聯網、能源、交通、金融、教育、醫療、政府等各個行業和領域。
2014年,在美國全球閃存峰會上,推出業界首款單卡容量6.4TB PCIe SSD;
2016年,在中國互聯網技術大會上,發布業界首款單卡容量12.8TB PCIe SSD;
2018年,發布業界首款商用Open Channel SSD;
2021年,推出新一代ZNS SSD;發布了傳輸速度更快的PCIE NVMe Gen4 SSD產品—SP4E/SP4X系列。