摘要：

采用諸如NVMe和基于內存總線的閃存DIMM等協議有助于閃存存儲設備滿足企業最苛刻的用例。

高性能存儲系統已經在企業中采用在一段時間了。在20世紀90年代，這些系統是基于DRAM的，主要用于加速面向事務的數據庫。。這些系統的費用使他們難以自圓其說，并限制了他們的應用程序，大量的性能加速將使組織花費更多的費用。

時代已經改變。隨著成本下降，高性能閃存數據存儲系統變得更加容易理解，將其轉移到企業中并擴大其采用。如今，閃存正在以每GB的價格不斷降低，因此，數據存儲用例再次發生變化。

閃存成為主力

企業以前只能部署閃存數據存儲系統，如動態RAM（DRAM）內存，用于利用其性能的應用程序。但是閃存現在是主要數據存儲的媒介。任何能夠使用主存儲器的應用程序或數據集也可以使用閃存。

閃存采用的下一個步驟將推動技術向三個方向發展。最令人驚訝的是進入二級存儲，如歸檔和備份。另一個是比現在可用的存儲具有更快的性能。第三種是將閃存作為DRAM內存的替代品。

閃存用于二次存儲

五年前，在二次存儲系統中使用閃存很罕見，因為其價格高昂。隨著價格的持續下滑和存儲密度的增加，這一變化正在改變，存儲系統供應商可以在2U到3U的封裝中提供PB級的存儲容量。隨著更多的數據中心建設和供電的成本越來越具有挑戰性，將更多的容量壓縮到同一空間的想法變得更加讓人信服，即使它更昂貴一些。

同時，二級存儲服務的市場上的性能優勢也不會丟失。一個可以將其所有數據存儲在閃存上的大型數據分析項目可以在更廣泛的數據集中快速生成結果。一個擁有多年價值信息的存檔幾乎可以立即響應數據請求，這很難抗拒，特別是在一個充滿不耐煩的用戶的世界中。

這種對不可預測的訪問請求進行即時響應的能力對于媒體和娛樂等行業至關重要，這些行業曾經將其內容分發到無限數量的目的地，不管他們是否愿意。它現在是一個幾乎完全按需操作的行業，等待特定用戶請求一個內容，那就是Netflix。

磁帶和硬盤還有未來嗎？

隨著閃存繼續在數據存儲行業中占據主導地位，人們不得不懷疑硬盤和磁帶系統在現代數據中心中的位置。在這兩種技術中，磁帶可能將會持續。

磁帶具有一些獨特的性能：忽略每千兆字節的成本，磁帶設計為脫機。在這個完全相互聯系的世界中，數據遭到黑客的不斷攻擊，斷開連接的副本不受這些攻擊的影響。

磁帶是便攜式的。其每盒具有高容量，下一代可達到32TB，其堅固耐用的結構意味著整個數據中心可以通過卡車運輸，其速度超過最快的廣域網連接的帶寬。

基于硬盤的系統更容易受到攻擊，特別是隨著每個閃存設備的密度增加。雖然有10TB硬盤可用，20TB硬盤也即將推出，但預計32TB閃存數據存儲設備將會更早推出。另外，為了獲得這些硬盤容量，硬盤驅動器供應商不得不以數據寫入和讀取的方式之間進行妥協。而硬盤驅動器并不是為脫機而設計，并不像磁帶介質那樣可以便攜。

硬盤驅動器在每GB方面仍然比閃存更具有優勢，并且磁帶比硬盤和閃盤這二者在容量方面都有優勢。有理由相信，閃存將繼續縮小這個差距。如果每GB字節的價格是硬盤擁有的唯一優勢，則該技術顯然有淘汰的風險。

閃存數據存儲的另一個令人驚奇的用例是備份和數據保護。備份軟件產品依賴于其數據庫，其跟蹤各種元數據。閃存的速度允許它更快地添加數據，并立即響應用戶搜索請求。但數據保護的重大轉變是恢復到位。大多數備份應用程序可以直接在備份目標上托管虛擬機的數據存儲。突然間，備份存儲剛剛成為主存儲。如果那個主存儲器充滿了高容量，壓縮和重復數據刪除的硬盤，那么數據存儲的性能將是一個問題。這迫使一些供應商關閉這些功能，以防客戶想要使用恢復就緒功能。

基于閃存的備份存儲系統使恢復成為可以在滿足用戶期望的性能點將應用程序返回到服務的可行方法。請記住，在故障之前，這些用戶已經習慣了主存儲系統中的閃存性能。即使在恢復狀態下，他們也可能不愿意妥協。

高性能的閃存

與閃存系統速度一樣快，有些應用程序可以使用更多的速度。此外，閃存提供給企業的超額業績可能很短暫。最終，應用程序開發人員將趕上并創建需要比當前閃存系統提供更多性能的應用程序。

圍繞閃存實現的大多數性能問題與媒體本身的包圍有關。對于基于閃存的存儲系統，人們正在談論閃存介質和運行存儲軟件的內部CPU之間的內部連接。這些連接之間的延遲和軟件的質量是巨大的挑戰。

閃存正在從更昂貴但更快速的硬盤替代方案演變成為系統內存的較慢但較便宜的替代方案。

數據存儲行業開發的非易失性存儲器（NVMe）專門解決了這個問題。NVMe是存儲協議的下一步，使操作軟件能夠與媒介對話。它專為閃存設計，而其替代的SCSI協議是在硬盤時代設計的。

NVMe協議減少了SCSI堆棧中不必要的開銷。它支持比標準SCSI更多的隊列，將隊列數量從傳統高級主機控制器接口（AHCI）支持的隊列數增加到64,000。每個NVMe隊列還可以支持64,000個命令，而不是AHCI在其單個隊列中支持的32個命令。此外，NVMe協議可以比標準SCSI可以實施更多的每CPU周期。

在某些時候，數據必須離開存儲系統，并與訪問其應用程序進行通信。這是延遲降低至關重要的另一個領域，NVMe通過光纖通道支持NVMe，并在光纖通道（FC）和以太網上工作。如今，iSCSI和FC協議傳輸SCSI。這意味著無論從帶寬的角度看，它們的速度有多快，它們都受到SCSI單線程的影響。NVMe允許他們利用更多的隊列和命令，基本上優化這些更快的網絡。

閃存作為內存

閃存的使用壽命更高，可以更快速地替代硬盤。現在，它已經準備好發展成為系統RAM的一種較慢但成本更低的替代方案。內存數據庫，大數據分析處理以及高度密集的虛擬化和集中化環境驅動了服務器中RAM的需求。問題是RAM價格是昂貴的，大多數服務器對IT部門每個服務器可以安裝內存數量有所限制。許多這些內存數據庫環境中購買額外的服務器不是因為它們需要更多的計算能力，而是因為它們需要更多的內存。

閃存數據存儲作為RAM本質上是閃存安裝在內存模塊上，它被設計成進入系統主板。由于閃存的容量密度高于DRAM，所以服務器的容量比以往任何時候都要高。由于閃存可以安裝在內存總線中，因此它具有允許其與CPU通信的高速網絡。閃存驅動程序將自動管理從閃存內存到DRAM內存的數據移動。本質上，它為內存創建了一個分層機制。

因為閃存內存需要更新的ROMBIOS，IT專業人員必須驗證哪些服務器供應商支持哪些閃存內存（如果有的話）。