數據存儲已經成為企業應用中的一個薄弱環節，如果廠商不重視這方面的話，這項技術將面臨著脫節的危險。I/O棧沒有與硅芯片的升級更新保持一直步伐，最終它將有可能被像相變內存（承諾提供對數據的自由訪問）這樣的新技術所取代。

問題很簡單：內存帶寬和CPU性能的增長速度遠遠高于磁盤和總線性能以及磁盤通道速度的增長，再加上I/O接口（POSIX）的限制，結果只能是隨著時間推移I/O瓶頸越來越嚴重。

回顧過去五年存儲領域不同板塊的性能增長，我們可以看到一些明顯的趨勢：

·內存帶寬：Intel提供的內存帶寬從2004年的4.3 GB/s增長了9.3倍到現在的40 GB/s，AMD提供的內存帶寬也從5.3 GB/s增長了4.8倍到25.6 GB/s。

·CPU性能：根據摩爾定律，晶體管數量每18個月就會翻一番，那么這就意味著性能至少要增加10倍多（而事實并非如此）。

·PCIe總線：PCI總線的性能從2004年每個通道的250 MB/s增長到2008年每通道500 MB/s，明年有望超過1 GB/s，增長2倍（很快將達到4倍）。

·每磁盤通道速度：從4Gb光纖通道到6Gb SAS增長了50%。

·SATA磁盤性能從68 MB/s增長到84 MB/s，而光纖通道/SAS從125 MB/s增長到194 MB/s，光纖通道/SAS的增長速度近似于每磁盤通道速度，而SATA只增長了大約24%。

·磁盤密度：光纖通道/SAS的磁盤密度翻了一番，從300GB增長到600GB，而SATA則從250GB增長到2TB，增長了8倍。

正如你所看到的，磁盤通道速度和性能以及PCIe總線落后于CPU和內存帶寬性能。這意味著，訪問數據的速度遠遠跟不上處理數據的速度，POSIX無法判斷什么是重要的，或者無法定義服務質量，隨著其他選擇的出現，可能影響存儲網絡性能的問題也涌現出來。

數據訪問速度在系統中的任何位置都沒有提高，不管是PCIe、存儲通道還是磁盤驅動器。唯一的例外就是固態盤，尤其是SLC固態盤。五年前沒有哪項技術能夠與這些驅動器匹敵，但是它仍然受到通道速度（目前為6Gb SAS或者每通道768 MB/s）的限制。

POSIX：問題的一方面

我看到的一個問題是，在應用和存儲之間我們有一個最小界面。我們所擁有的是標準POSIX控制，打開、讀取、寫入和關閉以及其他一些系統調用命令。沒有方法提供關于文件使用情況的信息；例如，你可能希望得到一個表明文件將被連續讀取的提示，或者關于一個文件可能被復寫的提示。可能會有很多潛在的提示，但卻沒有一個提供這些文件提示的標準方式，盡管有些文件系統使用非標準的方法，但是接口只是問題的一個方面。真正的問題是，存儲性能遠遠落后于系統性能，這使得存儲更難以使用，從而讓它不再適用于實際使用。我認為性能落后是有很多原因的，不過其中有幾個比較主要的：

·設計內存的PCIe總線接口是很困難并耗費成本的一件事，而且將很多PCIe與內存連接會大幅度提高系統的成本

·因為PCIe總線性能與CPU和內存升級更新是不同步的，那么為什么我們需要更高的通道性能呢？

·磁盤驅動器接口使用的技術和通道是一樣的，因此通道的性能不會提高太多

這個問題困擾了我很長時間。我總是不斷問自己，為什么這個情況沒有改變，最后我總是得出相同的原因：在存儲方面提高性能是很難又耗費成本的。在這里或者那里作出一個變動并不能改變整個數據路徑的性能。簡單的瓶頸分析就可以證明這一點，因為即使改變了所有，但如果漏掉一個組件意味著仍然存在瓶頸。從PCIe總線到設備，再到這之間的一切（包括軟件界面）都需要通過改變來提升性能。沒有哪家廠商可以做到這一切。沒有人會搭建一個非標準的環境，因為設計成本太高，而市場規模太小。

現在有很多廠商開發基于PCIe閃存的存儲設備，這種設備解決了通道接口問題和一些性能問題。至少從目前來看，這種設備的成本對于消費級市場來說過高了，而消費市場是否青睞這種技術決定著是否向存儲市場擴展。即使是這種設備，PCIe總線仍然是一個性能瓶頸，這方面現在以及未來都不太可能有太大的改善。

有一項技術所要求的帶寬遠遠超過了PCIe，那就是固態盤。目前固態盤的讀取速度超過500MB/s，大約是一個SAS通道的65%；對于SATA驅動器來說，它的峰值性能可以達到105MB/s，大約是SATA通道的14%，對于SAS驅動器來說，它的峰值性能可以達到194MB/s，大約是SAS通道的25%。現在最底線是，它不會占用太多的磁盤驅動器用于一個SAS驅動器。在光纖通道問世早期，也就是1998年，一個雙光纖通道環可以支持9個磁盤驅動器的I/O。現在，企業驅動器的2個6Gb SAS通道可以支持少量SAS驅動器，所以一直沒有太大改善。現在我們剛剛達到6Gb SAS技術水平，大多數RAID系統仍然使用的是3Gb技術，這意味著使用目前最快的SAS驅動器可以支持大約1.9個驅動器。