筆者曾在一篇文章中提出存儲(chǔ)的摩爾定律時(shí)代已經(jīng)到來(lái)的觀點(diǎn)，存儲(chǔ)摩爾定律的推動(dòng)技術(shù)就是存儲(chǔ)介質(zhì)及軟件定義，其代表技術(shù)是閃存，閃存得到快速應(yīng)用自然是以SSD為代表的存儲(chǔ)介質(zhì)的變化。另一方面，推動(dòng)PCIe SSD從互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域并廣泛應(yīng)用到企業(yè)數(shù)據(jù)中心的重要加速器筆者認(rèn)為是NVMe的標(biāo)準(zhǔn)化，當(dāng)NVMe標(biāo)準(zhǔn)成長(zhǎng)為一個(gè)真正的生態(tài)鏈后，閃存的需求自然加速了 PCIe SSD的加速增長(zhǎng)。
NVMe SSD應(yīng)用的新挑戰(zhàn)
實(shí)際上，NVMe SSD應(yīng)用正面臨新的挑戰(zhàn)：
1、從行業(yè)趨勢(shì)來(lái)看，高速存儲(chǔ)技術(shù)正得到迅猛發(fā)展，而面向高速存儲(chǔ)的軟件系統(tǒng)顯然正需要發(fā)力。
2、高速存儲(chǔ)介質(zhì)的應(yīng)用需求也呈現(xiàn)新的趨勢(shì)：如何保證NVMe SSD的數(shù)據(jù)可靠性?如何充分聚合系統(tǒng)中多塊NVMe SSD的性能和容量?如何簡(jiǎn)化服務(wù)器中NVMe存儲(chǔ)的管理?這些都對(duì)高速存儲(chǔ)介質(zhì)提出了新的要求;
3、數(shù)據(jù)可靠性因素的影響：影響數(shù)據(jù)可靠性的因素較多，從CPU故障、軟件BUG、內(nèi)存故障，到互連故障、SSD/盤故障或者其它因素，但存儲(chǔ)的可靠性無(wú)疑是非常重要的原因。
4、數(shù)據(jù)保護(hù)方面：我們熟知，長(zhǎng)時(shí)間數(shù)據(jù)重構(gòu)容易導(dǎo)致數(shù)據(jù)可靠性降低，數(shù)據(jù)故障導(dǎo)致業(yè)務(wù)性能不穩(wěn)定，高速存儲(chǔ)介質(zhì)缺乏數(shù)據(jù)保護(hù)、管理系統(tǒng)。
高速存儲(chǔ)三步走
面對(duì)上述新的挑戰(zhàn)，傳統(tǒng)RAID顯然已并不適用于高速存儲(chǔ)介質(zhì)，因此，筆者認(rèn)為，高速存儲(chǔ)至少有以下幾步路要走：
一是需要而向高速介質(zhì)進(jìn)行架構(gòu)革新;
二是需要解決高速存儲(chǔ)介質(zhì)新的問(wèn)題;
三是應(yīng)充分利用高速介質(zhì)新的特征。
Memblaze的探索
從中國(guó)存儲(chǔ)市場(chǎng)的整體布局來(lái)看，存儲(chǔ)行業(yè)已呈現(xiàn)了基礎(chǔ)自主研發(fā)、生態(tài)鏈組建、存儲(chǔ)集成等各種業(yè)態(tài)，其中，基礎(chǔ)自主研發(fā)一直最為薄弱。最近幾年，這種局面正在逐漸改變。筆者最近在GITC大會(huì)上見識(shí)了Memblaze支持NVMe標(biāo)準(zhǔn)的PBlaze4 PCIe SSD，以及針對(duì)新型高速存儲(chǔ)介紹NVMe SSD的數(shù)據(jù)保護(hù)管理系統(tǒng)FlashRAID。
據(jù)了解，Memblaze的新一代PBlaze4 PCIe SSD可全面支持NVMe標(biāo)準(zhǔn)。一方面新版本W(wǎng)indows，Linux，VMware等主流操作系統(tǒng)均支持NVMe并自帶原生驅(qū)動(dòng)，用戶無(wú)需安裝私有驅(qū)動(dòng)即可直接使用PBlaze4;另一方面如果主板支持UEFI協(xié)議，PBlaze4可以用作啟動(dòng)盤。
PBlaze4 PCIe SSD高性能及性能一致性表現(xiàn)不俗， NVMe支持多隊(duì)列和更高的隊(duì)列深度，可以有效減少主機(jī)端多核之間的爭(zhēng)用，讓多核CPU的性能優(yōu)勢(shì)能夠得到釋放。在設(shè)備端，PBlaze4采用硬件多隊(duì)列(Hardware Multi-Q)技術(shù)來(lái)匹配主機(jī)端性能的增長(zhǎng)，進(jìn)一步提升SSD性能;此外，PBlaze4設(shè)備通過(guò)多核設(shè)計(jì)(Multi-core Computing)提高并發(fā)處理能力;第三，PBlaze4通過(guò)NAND內(nèi)部調(diào)度機(jī)制對(duì)信息流的控制可以有效解決IO擁塞問(wèn)題，保證性能一致性表現(xiàn)。
PBlaze4 PCIe SSD擁有全面的數(shù)據(jù)保護(hù)方案，保障設(shè)備高可靠性。利用增強(qiáng)的BCH糾錯(cuò)碼、數(shù)據(jù)重讀技術(shù)及LUN間的RAID機(jī)制實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)糾錯(cuò)和恢復(fù);使用更高壽命和低錯(cuò)誤率的pSLC模式對(duì)元數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)保護(hù);掉電保護(hù)確保異常掉電情況下的數(shù)據(jù)一致性;通過(guò)全局FTL使磨損更加均衡，PBlaze4使用壽命得以進(jìn)一步提高。
FlashRAID則是針對(duì)新型高速存儲(chǔ)介紹NVMe SSD的數(shù)據(jù)保護(hù)管理系統(tǒng)，也是一款普適NVMe SSD的軟件系統(tǒng)，F(xiàn)lashRAID可以充分發(fā)揮NVMe SSD的性能，無(wú)鎖IO處理模型的設(shè)計(jì)確保系統(tǒng)性能線性可擴(kuò)展。存儲(chǔ)資源池技術(shù)有效分離數(shù)據(jù)保持域與物理存儲(chǔ)資源域，加速數(shù)據(jù)重構(gòu)性能，確保用戶IO訪問(wèn)性能的一致性。而全局磨損均衡和“逆”磨損均衡算法有效延長(zhǎng)SSD的使用壽命。另外，還能實(shí)現(xiàn)熱插拔狀態(tài)監(jiān)控，SSD健康診斷，智能錯(cuò)誤預(yù)警，存儲(chǔ)資源的統(tǒng)一管理等功能。
由此可見，基礎(chǔ)硬件與軟件的有效配合，才會(huì)使閃存發(fā)揮了最優(yōu)異的性能優(yōu)勢(shì)。
上圖為：Memblaze CEO 殷雪冰
構(gòu)建閃存生態(tài)
前文已有提及，只有當(dāng)NVMe標(biāo)準(zhǔn)成長(zhǎng)為一個(gè)真正的生態(tài)鏈后， PCIe SSD的加速增長(zhǎng)才能實(shí)現(xiàn)，Memblaze 也是如此，Memblaze CEO 殷雪冰說(shuō)：“Memblaze攜手合作伙伴，致力于為客戶打造一個(gè)完整的閃存生態(tài)。目前，Memblaze已與VMware、OpenPOWER、Micron、浪潮等合作伙伴緊密合作，圍繞閃存及NVMe做了很多解決方案，為閃存的大范圍應(yīng)用做出更大努力!”
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