企業(yè)SSD硬盤使用量在過去五年中的增長令人印象深刻。根據(jù)Gartner、The Register和Stifel幾家調(diào)研機(jī)構(gòu)最近發(fā)布的行業(yè)數(shù)據(jù)，2012年至2017年間，企業(yè)級(jí)SSD硬盤市場(chǎng)收入從30億美元增長到114億美元，復(fù)合年增長率超過30%。與對(duì)應(yīng)的HDD硬盤相比，企業(yè)SSD硬盤使用量的增長十分顯著。根據(jù)Gartner、The Register、Stifel在2017年提供的最新行業(yè)數(shù)據(jù)，企業(yè)級(jí)SSD硬盤的市場(chǎng)規(guī)模超過了企業(yè)級(jí)HDD硬盤的市場(chǎng)規(guī)模 。
近年來SSD硬盤的迅速發(fā)展導(dǎo)致了各種內(nèi)存和存儲(chǔ)技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展，這些創(chuàng)新的產(chǎn)品正大量應(yīng)用在內(nèi)部部署的數(shù)據(jù)中心和云端。
此外，基于閃存的SSD硬盤的可用性已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了廣泛的創(chuàng)新解決方案，增加了基于閃存的SSD硬盤的整體價(jià)值和適用性。
這些包括：
•英特爾公司的“Optane內(nèi)存加速器/擴(kuò)展器方案”旨在通過閃存的功率和非易失性提供類似內(nèi)存的性能。
•軟件定義存儲(chǔ)，例如WekaIO公司的存儲(chǔ)設(shè)計(jì)，旨在無縫集成SSD硬盤和HDD硬盤，以優(yōu)化性能和成本。
•NVMe over Fabric，旨在通過廣泛的網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展SSD設(shè)備的域和范圍。
這些和其他NAND/SSD的發(fā)展將有助于SSD硬盤的日益普及，并確保計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)人員和用戶在選擇有效的內(nèi)存/存儲(chǔ)層次結(jié)構(gòu)時(shí)擁有最佳可用選項(xiàng)。
NAND閃存和SSD：彌合內(nèi)存和硬盤之間的差距
跨越從桌面電腦到高性能計(jì)算(HPC)的IT設(shè)備范圍的計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)人員越來越多地尋求通過使用更復(fù)雜的內(nèi)存/存儲(chǔ)層次結(jié)構(gòu)來提高系統(tǒng)性能的方法。然而，這些設(shè)計(jì)師在價(jià)格和性能折衷方面面臨著相當(dāng)大的設(shè)計(jì)復(fù)雜性。
通常，具有更快訪問速度和更高數(shù)據(jù)帶寬的較低存儲(chǔ)容量的設(shè)備(例如內(nèi)存)是存儲(chǔ)器/存儲(chǔ)層次結(jié)構(gòu)中最昂貴的元件，但是可能對(duì)計(jì)算機(jī)的整體性能具有最直接的影響。與其相反，盡管與基于閃存的同類儲(chǔ)能產(chǎn)品相比，數(shù)據(jù)訪問時(shí)間較慢，數(shù)據(jù)帶寬能力也較低，機(jī)械硬盤每單位存儲(chǔ)的成本要低得多，并且可以提供比內(nèi)存更多的存儲(chǔ)容量。
在過去幾年中，NAND閃存設(shè)備領(lǐng)域的技術(shù)進(jìn)步已經(jīng)產(chǎn)生了新的存儲(chǔ)器和存儲(chǔ)技術(shù)(SSD硬盤)，而從系統(tǒng)設(shè)計(jì)者的角度來看，可以在性能和成本指標(biāo)方面彌補(bǔ)內(nèi)存和HDD硬盤之間的差距。
•在最基本的層面上，NAND閃存是一種非易失性(NV)半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件，即使存儲(chǔ)器件斷電，也可以安全地存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。相反，內(nèi)存需要持續(xù)供電以保持存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)完整。NAND芯片及其封裝方案直接關(guān)系到它們是用作與HDD硬盤，協(xié)同工作的SSD硬盤，還是用作基于內(nèi)存補(bǔ)充的增強(qiáng)主存儲(chǔ)器。
•然而，NAND閃存設(shè)備并不是目前SSD硬盤中唯一使用的設(shè)備選項(xiàng)。一個(gè)值得注意的例子是英特爾公司的Optane SSD硬盤，它使用稱為3D XPoint的專有高性能技術(shù)，與NAND閃存一樣具有非易失性，但可以提供更好的耐用性和更快的數(shù)據(jù)訪問時(shí)間。此外，與內(nèi)存的情況不同，3D XPoint芯片中的每個(gè)存儲(chǔ)單元在每個(gè)存儲(chǔ)位置都不需要開關(guān)晶體管，從而存儲(chǔ)密度比內(nèi)存要高8倍至10倍。
隨著更低成本和更大存儲(chǔ)容量閃存設(shè)備的出現(xiàn)，IT設(shè)計(jì)人員和用戶越來越多地轉(zhuǎn)向基于非易失閃存(NV)的SSD硬盤，以優(yōu)化其整體內(nèi)存/存儲(chǔ)層次中的數(shù)據(jù)訪問和傳輸時(shí)間。基于閃存的SSD硬盤具有許多優(yōu)點(diǎn)：
•速度：使用SSD硬盤的主要好處是在延遲和IO方面的性能是HDD硬盤性能的100倍。這意味著更快的啟動(dòng)時(shí)間、更快的文件傳輸，以及更高的企業(yè)計(jì)算帶寬。
•總擁有成本或TCO：雖然HDD硬盤的硬件成本較低，但SSD硬盤的帶寬成本可能低得多。對(duì)于企業(yè)而言，這通常比獲得簡(jiǎn)單驅(qū)動(dòng)能力更重要。預(yù)計(jì)企業(yè)級(jí)固態(tài)硬盤的使用壽命也會(huì)延長，從長遠(yuǎn)來看可以節(jié)省成本。
•功耗：通常SSD硬盤比HDD硬盤消耗更少的電能。與HDD硬盤相比，這可以節(jié)省成本，并且在運(yùn)行期間減少熱量產(chǎn)生。
NVMe協(xié)議的崛起
在SSD硬盤出現(xiàn)的早期，從2005年到2010年，大多數(shù)固態(tài)硬盤都使用已建立的通信總線標(biāo)準(zhǔn)，如SATA或SAS，以便與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的其余部分連接。但是，由于這些協(xié)議是針對(duì)HDD硬盤的性能規(guī)格而設(shè)計(jì)的，因此隨著時(shí)間的推移，它們?cè)絹碓讲蛔阋詽M足SSD硬盤的典型訪問時(shí)間和更高的數(shù)據(jù)速率。2011年發(fā)布了專門針對(duì)SSD硬盤開發(fā)新標(biāo)準(zhǔn)的努力。
這個(gè)名為NVMe的新主機(jī)控制接口是一個(gè)開放式邏輯設(shè)備接口，從頭開始設(shè)計(jì)，充分利用基于閃存存儲(chǔ)設(shè)備的低延遲和內(nèi)部并行性。從本質(zhì)上講，NVMe是一種允許SSD硬盤在計(jì)算機(jī)中有效使用高速PCI Express總線的規(guī)范。目前，NVMe適用于各種外形的硬盤。
NVMe功率范圍涵蓋全功率企業(yè)設(shè)備和低功耗移動(dòng)設(shè)備，并且在大多數(shù)主要操作系統(tǒng)(包括Linux、Windows、Unix和VMware)中提供廣泛支持。NVMe在機(jī)械磁盤和基于SATA的SSD硬盤的性能優(yōu)勢(shì)令人印象深刻。
基于閃存的SSD硬盤存儲(chǔ)市場(chǎng)增長強(qiáng)勁
企業(yè)級(jí)SSD硬盤在過去五年中的增長令人印象深刻。根據(jù)Gartner、The Register和Stifel最近提供的行業(yè)數(shù)據(jù)，2012年至2017年間，企業(yè)級(jí)SSD硬盤市場(chǎng)收入從30億美元增長到114億美元，復(fù)合年增長率超過30%。
這種增長是由多種因素共同推動(dòng)的：
•針對(duì)SSD硬盤存儲(chǔ)單元必不可少的NAND芯片具有強(qiáng)大且極具競(jìng)爭(zhēng)力的供應(yīng)商基礎(chǔ)。
•NAND閃存供應(yīng)商和SSD硬盤開發(fā)人員的重大技術(shù)進(jìn)步解決了NAND芯片的一些固有技術(shù)缺陷(例如寫入時(shí)間長，讀/寫周期有限)。
•技術(shù)和企業(yè)用戶群中越來越多的用例，用于響應(yīng)更快的內(nèi)存/存儲(chǔ)層次結(jié)構(gòu)，為越來越苛刻的多核CPU和許多核心GPU處理器設(shè)計(jì)提供數(shù)據(jù)。
•大數(shù)據(jù)分析應(yīng)用程序的興起，其中許多具有實(shí)時(shí)、獨(dú)特、結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)訪問和分析要求。
與對(duì)應(yīng)的HDD硬盤存儲(chǔ)相比，企業(yè)SSD硬盤使用量的增長令人印象深刻，如圖1所示。根據(jù)Gartner、The Register和Stifel在2017年提供的最新行業(yè)數(shù)據(jù)，銷售的企業(yè)級(jí)SSD硬盤的市場(chǎng)規(guī)模首次超過了企業(yè)HDD硬盤。2017年，企業(yè)SSD硬盤的銷售額達(dá)到了115億美元，超過了銷售額略高于110億美元的HDD硬盤。
•2012年，企業(yè)HDD硬盤的市場(chǎng)收入幾乎是同類SSD硬盤的三倍(分別為88億美元和30億美元)。
•2012年至2017年間，HDD硬盤的收入增長了4.4%，而SSD硬盤在同一時(shí)間段內(nèi)的復(fù)合年增長率超過30%。
圖1 全球企業(yè)級(jí)HDD硬盤和SSD硬盤的市場(chǎng)收入
IDC和Stifle公司最近的估計(jì)顯示，SSD硬盤/HDD硬盤定價(jià)比率將繼續(xù)下降，如圖2所示。根據(jù)這一預(yù)測(cè)，到2021年，每GB 的SSD硬盤價(jià)格僅為對(duì)應(yīng)容量的HDD硬盤的兩倍。
圖2 每GB 的SSD硬盤與HDD硬盤價(jià)格(美元)
基于閃存的SSD硬盤在數(shù)據(jù)中心的應(yīng)用
近年來SSD硬盤的迅速發(fā)展導(dǎo)致了各種內(nèi)存和硬盤創(chuàng)新的發(fā)展，這些創(chuàng)新已經(jīng)應(yīng)用在內(nèi)部數(shù)據(jù)中心和云端。
這些創(chuàng)新包括：
(1)HDD硬盤文件系統(tǒng)的數(shù)據(jù)緩存
在通常情況下，企業(yè)或技術(shù)計(jì)算系統(tǒng)將最活躍數(shù)據(jù)的臨時(shí)副本存儲(chǔ)在基于閃存SSD硬盤中，并將相同數(shù)據(jù)的永久副本存儲(chǔ)在對(duì)應(yīng)HDD硬盤上。選擇存儲(chǔ)在緩存中的數(shù)據(jù)至關(guān)重要，因?yàn)榫彺娴拇鎯?chǔ)容量比HDD硬盤系統(tǒng)小得多。高速緩存數(shù)據(jù)選擇算法嘗試確保在需要時(shí)高速緩存中最活躍的數(shù)據(jù)可用。這種選擇過程是這種高速緩存系統(tǒng)整體性能的關(guān)鍵決定因素。
這有很多優(yōu)點(diǎn)：SSD硬盤提供了顯著改善訪問時(shí)間和數(shù)據(jù)帶寬的功能，而HDD硬盤可以以較低的存儲(chǔ)價(jià)格，提供更大的整體存儲(chǔ)容量。此外，使用此類緩存允許設(shè)計(jì)人員優(yōu)化系統(tǒng)的互連方案，以支持較小的緩存系統(tǒng)，而無需開發(fā)高性能且成本更高的網(wǎng)絡(luò)來訪問整個(gè)HDD存儲(chǔ)基礎(chǔ)架構(gòu)。
(2)混合SSD/HDD硬盤陣列
在混合HDD/SSD硬盤陣列中，計(jì)算機(jī)的整體存儲(chǔ)系統(tǒng)由HDD硬盤和SSD硬盤組成。根據(jù)包括總體預(yù)算、數(shù)據(jù)訪問和帶寬要求、互連方案、電源和冷卻功能，以及預(yù)期系統(tǒng)工作負(fù)載的數(shù)據(jù)訪問模式可預(yù)測(cè)性和影響等因素，HDD/SSD硬盤陣列組合的確定可能會(huì)有很大差異。在這里，人們對(duì)SSD硬盤與HDD硬盤價(jià)格/性能的權(quán)衡，需要徹底了解哪些數(shù)據(jù)需要駐留在哪種類型的存儲(chǔ)硬件上，以便利用每種類型的最佳功能。
•混合陣列方案的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，可以根據(jù)有關(guān)工作組合，預(yù)算增加或甚至新要求的新信息或不斷變化的信息，直接將SSD硬盤、HDD硬盤或兩者的組合添加到整個(gè)存儲(chǔ)系統(tǒng)中關(guān)鍵應(yīng)用程序的性能改進(jìn)。
•盡管具有這些優(yōu)勢(shì)，但混合存儲(chǔ)陣列需要一定數(shù)量的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)由控制軟件完成，該控制軟件持續(xù)監(jiān)視SSD硬盤和HDD硬盤之間用戶數(shù)據(jù)的放置和遷移，以優(yōu)化整體性能和成本。錯(cuò)誤放置的數(shù)據(jù)可能會(huì)導(dǎo)致性能影響最小甚至降低。
(3)突發(fā)緩沖區(qū)
突發(fā)緩沖區(qū)是基于閃存NAND的SSD硬盤的一個(gè)特定應(yīng)用，其駐留在專用節(jié)點(diǎn)上，該節(jié)點(diǎn)橋接給定計(jì)算系統(tǒng)的內(nèi)部互連和通過系統(tǒng)I/O節(jié)點(diǎn)訪問的存儲(chǔ)系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)。
從本質(zhì)上講，突發(fā)緩沖區(qū)是一組分布式節(jié)點(diǎn)，包含板載處理能力和內(nèi)存容量，可與系統(tǒng)內(nèi)存(副存儲(chǔ))系統(tǒng)緊密集成，可以管理用戶作業(yè)的快速存儲(chǔ)，提供緩存服務(wù)，支持傳輸分析和處理，并為小型塊的傳輸啟用加速應(yīng)用程序支持。
(4)全閃存
顧名思義，所有閃存都是基于閃存的SSD硬盤專用于系統(tǒng)的存儲(chǔ)而無需使用HDD硬盤。然而，盡管從性能角度來看，SSD硬盤具有諸多優(yōu)勢(shì)，但在目前大多數(shù)情況下，SSD硬盤的價(jià)格與對(duì)應(yīng)HDD硬盤的價(jià)格相比，限制了全閃存存儲(chǔ)系統(tǒng)的使用。
SSD硬盤在許多企業(yè)系統(tǒng)中的總體應(yīng)用趨勢(shì)將成為一個(gè)越來越廣泛的存儲(chǔ)選擇，最初是那些具有嚴(yán)格和明確定義的性能要求，但隨著SSD硬盤和HDD硬盤之間的成本差異縮小而擴(kuò)大其應(yīng)用。
閃存存儲(chǔ)趨勢(shì)值得關(guān)注
在基于閃存的整體SSD硬盤領(lǐng)域中，許多趨勢(shì)/發(fā)展為越來越多的計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)中心配置和用戶工作負(fù)載帶來了額外的性能提升。無論是單獨(dú)工作還是與其他SSD硬盤技術(shù)協(xié)同工作，這些開發(fā)中的每一項(xiàng)都有助于進(jìn)一步推動(dòng)閃存在整個(gè)IT服務(wù)器生態(tài)系統(tǒng)中的廣泛采用。
3D NAND：基于閃存的SSD硬盤推動(dòng)增長
NAND閃存是提高SSD硬盤成本、耐用性和讀/寫性能的最大因素，而3D NAND技術(shù)的出現(xiàn)，使得多層存儲(chǔ)單元垂直堆疊，對(duì)SSD硬盤容量和功能的最新改進(jìn)做出了重大貢獻(xiàn)。3D NAND閃存在比2D NAND閃存更小的物理空間中提供更高容量的潛力。與NAND閃存相比，3D NAND可降低存儲(chǔ)成本，改善電氣使用，以降低功耗，提高可靠性，并提供更高的數(shù)據(jù)寫入性能。
最新的頂級(jí)企業(yè)級(jí)基于3D NAND的SSD硬盤設(shè)備具有令人印象深刻的功能，其中包括：
•SSD硬盤存儲(chǔ)容量超過11TB
•5.5GB/s的順序讀取和高達(dá)3.5GB/s的順序?qū)懭?/div>
•平均故障時(shí)間(MTTF)為300萬個(gè)設(shè)備小時(shí)
•功耗低于6W
•更換24個(gè)HDD硬盤機(jī)架的容量(基于IO/s性能)
•尺寸為2.5英寸
從圖3中可以看出，根據(jù)IC Insights公司的行業(yè)調(diào)查數(shù)據(jù)，全球生產(chǎn)的所有NAND閃存中約有25%用于SSD硬盤(客戶端和企業(yè))，僅次于智能手機(jī)，但遠(yuǎn)遠(yuǎn)領(lǐng)先于存儲(chǔ)卡。然而，許多業(yè)內(nèi)人士預(yù)計(jì)，基于閃存的固態(tài)硬盤的價(jià)格/性能選擇的增加，企業(yè)級(jí)存儲(chǔ)方案中對(duì)快速內(nèi)存的新需求以及智能手機(jī)銷售增長的預(yù)期放緩可能會(huì)推動(dòng)固態(tài)硬盤的發(fā)展，并在未來幾年處于前沿。NAND閃存市場(chǎng)由許多技術(shù)領(lǐng)先的供應(yīng)商公司提供，其中包括英特爾、美光、三星、SanDisk，以及SK海力士，這幾家公司都有強(qiáng)大的研發(fā)力量，并將其NAND閃存開發(fā)路線圖擴(kuò)展到未來十年。SSD硬盤作為閃存設(shè)備的最大消費(fèi)者的出現(xiàn)，確保了閃存制造商將其開發(fā)工作集中在最適合SSD硬盤要求的芯片上。
圖3 2018年在全球分銷NAND閃存產(chǎn)品分布
英特爾Optane存儲(chǔ)系統(tǒng)：擴(kuò)展快速存儲(chǔ)性能
英特爾公司的Optane存儲(chǔ)系統(tǒng)開發(fā)旨在解決內(nèi)存和磁盤之間的性能差距，并充分利用了英特爾公司先進(jìn)的半導(dǎo)體設(shè)計(jì)和生產(chǎn)能力。以及與其自己的處理器直接通信的能力。
Optane內(nèi)存的目標(biāo)不是替代基于閃存的SSD硬盤，而是作為基于DRAM的內(nèi)存擴(kuò)展器或快速緩存設(shè)備，可與更傳統(tǒng)的3D NAND閃存SSD硬盤配合使用，如圖4所示。
Optane存儲(chǔ)系統(tǒng)旨在將內(nèi)存的快速訪問時(shí)間和長續(xù)航能力與NAND閃存的密度和非易失性的優(yōu)勢(shì)相結(jié)合。Optane存儲(chǔ)器模塊于2015年推出，基于一種名為3D XPoint的新型半導(dǎo)體存儲(chǔ)設(shè)計(jì)，該設(shè)計(jì)使用垂直導(dǎo)線的交叉點(diǎn)結(jié)構(gòu)來訪問單個(gè)存儲(chǔ)單元。
圖4 英特爾Optane SSD用例
3D XPoint芯片的優(yōu)勢(shì)很多：它們像NAND同類產(chǎn)品一樣具有非易失性，但具有更高的耐用性和數(shù)據(jù)訪問時(shí)間。此外，與DRAM內(nèi)存中的情況不同，3D XPoint芯片中的每個(gè)存儲(chǔ)單元在每個(gè)存儲(chǔ)位置都不需要采用開關(guān)晶體管，從而允許比DRAM內(nèi)存更高的存儲(chǔ)密度提高8倍至10倍。
此外，英特爾公司可以通過PCIe總線或非常快的DDR總線直接支持其處理器和Optane SSD硬盤之間的互連選項(xiàng)，充分利用提供集成處理器/內(nèi)存子系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)。然而，由于該技術(shù)相對(duì)較新且制造復(fù)雜，3D XPoint芯片目前的總存儲(chǔ)容量遠(yuǎn)小于領(lǐng)先的NAND芯片，目前Optane產(chǎn)品僅在16和32GB范圍內(nèi)，遠(yuǎn)低于SSD硬盤TB級(jí)范圍的容量。
NVMe Over Fabric
如前所述，NVMe協(xié)議是一種允許SSD硬盤在計(jì)算機(jī)中有效使用高速PCI Express總線的規(guī)范。該規(guī)范雖然在單個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中有用，但不支持跨網(wǎng)絡(luò)的SSD硬盤訪問。為解決該問題，NVMe over Fabrics(NVMeoF)旨在使低延遲NVMe SSD硬盤能夠以最有效的方式擴(kuò)展到網(wǎng)絡(luò)，從而簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)，降低開銷，并提高性能。
大約90%的NVMeoF協(xié)議與本地NVMe相同，其中包括NVMe命名空間、I/O和管理命令，寄存器構(gòu)造，異步事件管理。主要區(qū)別在于標(biāo)識(shí)符命名約定和數(shù)據(jù)傳輸配置。
軟件定義存儲(chǔ)
軟件定義存儲(chǔ)(SDS)是一種相對(duì)較新的存儲(chǔ)范例，基于服務(wù)器的軟件管理數(shù)據(jù)存儲(chǔ)資源和功能，并且不依賴于底層物理存儲(chǔ)硬件方案。與存儲(chǔ)區(qū)域網(wǎng)絡(luò)(SAN)和網(wǎng)絡(luò)附屬存儲(chǔ)(NAS)系統(tǒng)不同，軟件定義的存儲(chǔ)產(chǎn)品使用戶能夠單獨(dú)(并且更優(yōu)化)管理存儲(chǔ)硬件和軟件。
•軟件定義存儲(chǔ)(SDS)產(chǎn)品的共同特征包括聚合存儲(chǔ)資源，跨服務(wù)器集群擴(kuò)展系統(tǒng)，通過單個(gè)管理界面管理共享存儲(chǔ)池和存儲(chǔ)服務(wù)，以及設(shè)置策略以控制存儲(chǔ)特征和功能。
•軟件定義存儲(chǔ)的一個(gè)關(guān)鍵特性是它可以提供集成的數(shù)據(jù)管理容量，該容量可在整個(gè)文件系統(tǒng)中集中管理。此功能可以減少對(duì)數(shù)據(jù)高速緩存的需求，例如傳統(tǒng)文件系統(tǒng)(如Lustre或GPFS)常見的突發(fā)緩沖區(qū)，同時(shí)在小文件、元數(shù)據(jù)或隨機(jī)I/O操作上提供卓越的性能。
在許多情況下，軟件定義存儲(chǔ)(SDS)供應(yīng)商希望將SSD硬盤集成到整個(gè)內(nèi)存/存儲(chǔ)層次結(jié)構(gòu)中，以便將SSD硬盤的優(yōu)越訪問時(shí)間和數(shù)據(jù)帶寬與基于云計(jì)算的HDD硬盤的靈活性和經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)相結(jié)合。WekaIO公司提供了一個(gè)示例，為此提供了一個(gè)閃存原生并行文件系統(tǒng)，這是一個(gè)純軟件解決方案，旨在優(yōu)化NVMe、SAS或SATA SSD上的閃存性能，并管理數(shù)據(jù)遷移到基于云計(jì)算的HDD硬盤存儲(chǔ)在本地或在公共云中運(yùn)行的系統(tǒng)。
WekaIO基于Matrix 3.0軟件的橫向擴(kuò)展存儲(chǔ)解決方案經(jīng)過優(yōu)化，可利用閃存技術(shù)的性能，無論是隨機(jī)還是順序支持大小文件訪問。它可以本地部署在云端，將計(jì)算和存儲(chǔ)集成到應(yīng)用程序集群中，也可以作為專用存儲(chǔ)服務(wù)器(設(shè)備模型)，從而消除數(shù)據(jù)中心成本和復(fù)雜性。
管理數(shù)據(jù)移動(dòng)和促進(jìn)高速數(shù)據(jù)的WekaIO Matrix v3.0軟件可在各種用例中提供顯著的性能，包括大數(shù)據(jù)分析、生命科學(xué)、金融服務(wù)以及關(guān)鍵的應(yīng)用程序，如氣候變化模擬，地震模擬和空間研究。
WekaIO SDS的一個(gè)引人注目的用例是在深度學(xué)習(xí)領(lǐng)域，從存儲(chǔ)到計(jì)算機(jī)的GPU補(bǔ)充的訓(xùn)練數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)傳輸問題是一個(gè)關(guān)鍵的性能瓶頸。在這種情況下，WekaIO軟件部署在通過以太網(wǎng)或InfiniBand低延遲網(wǎng)絡(luò)互連的專用服務(wù)器集群上。服務(wù)器集群資源(CPU、內(nèi)存、網(wǎng)絡(luò)連接、SSD硬盤)分配給WekaIO軟件。在此設(shè)置中，WekaIO SDS可以為每個(gè)GPU提供完整的5GB/s，同時(shí)利用S3兼容的基于HDD硬盤的對(duì)象存儲(chǔ)，實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的經(jīng)濟(jì)高效存儲(chǔ)。圖5提供了用于深度學(xué)習(xí)基于GPU的解決方案的WekaIO存儲(chǔ)解決方案的示例架構(gòu)。
圖5 適用于GPU集群的WekaIO SSD存儲(chǔ)解決方案
未來的展望
基于閃存的固態(tài)硬盤將繼續(xù)發(fā)展，它們可能成為推動(dòng)具有廣泛用例系統(tǒng)的內(nèi)存/存儲(chǔ)層次結(jié)構(gòu)性能提升的關(guān)鍵因素，并且可以在本地運(yùn)行時(shí)提高性能，在云端或作為混合系統(tǒng)架構(gòu)的一部分。
3D NAND芯片和隨后的NAND芯片架構(gòu)的進(jìn)步，再加上使用它們的基于閃存的SSD設(shè)備，對(duì)于整個(gè)SSD領(lǐng)域尤其是高性能存儲(chǔ)系統(tǒng)來說是個(gè)好兆頭。從速度、功耗以及越來越多的總體擁有成本(TCO)角度來看，基于閃存的SSD硬盤與HDD硬盤相比具有明顯的優(yōu)勢(shì)。
基于閃存的SSD硬盤的推出使得各種創(chuàng)新解決方案得以實(shí)現(xiàn)，其中包括英特爾公司的“Optane內(nèi)存加速器/擴(kuò)展器”，旨在提供類似內(nèi)存的性能以及閃存的功率和非易失性，以及來自WekaIO的軟件定義存儲(chǔ)無縫集成SSD硬盤和HDD硬盤，以優(yōu)化性能和成本;采用NVMe over Fabric，旨在通過廣泛的網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展SSD硬盤的領(lǐng)域和范圍。這些以及其他開發(fā)工作將會(huì)促進(jìn)SSD硬盤的日益普及，并確保計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)人員和用戶在考慮高效的內(nèi)存/存儲(chǔ)層次結(jié)構(gòu)時(shí)擁有最佳可用選項(xiàng)。
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