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最新消息 > NVMe推動PCIe與閃存緊密結合

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  當閃存時代到來,數據中心的存儲會是以什麼形式存在呢?磁盤時代毫無疑問,磁盤陣列是數據中心存儲的主要組成部分,在磁盤陣列的組織下,大量磁盤可以并發工作,滿足應用對存儲性能的需求。但是閃存不一樣,閃存代表的是更簡單、高效、高性能的存儲。要達到這個效果,接口和接口走的協議是非常重要的一環,SCSISAS的一套體系顯然是無法充分發揮閃存性能的,可以預見的是PCIeNVMe是閃存的未來。本文也將圍繞PCIeNVMe來談下閃存的未來。  針對磁盤可以說SAS是一個非常優良的接口,在其設計之初就將數據怎樣寫進磁盤進行了全面的考慮,通過HBA卡組織多塊硬盤方便的組織在一起形成一個完整的存儲池,另一方面SAS的接口帶寬已經發展到了12Gbs,而且當下隨著光纖SAS技術的發展,其在存儲陣列中的應用也越來越多,可以說SAS是磁盤完美搭檔。但是SAS的體系架過于復雜,對于追求高性能而且可靠性比磁盤高的多的閃存來說SAS自然并不是一個好選擇,這就催生了固態硬盤接口從SASSATA向PCIe的轉換,但是出現的新問題是物理接口轉換到PCIe之后,那么數據傳輸協議使用什麼呢?  LSI之前的做法是在PCIe閃存卡中加入一個SAS控制器進行轉接,這種做法將閃存產品的形態快速的從固態硬盤轉向了PCIe閃存卡,但是從根本上講這依然是一個SAS固態硬盤。PCIe閃存卡需要的是一個新的高效、簡潔而且能發揮其高性能的協議標準,之前Fusion-io為代表的閃存初創公司也做出了努力,但是其標準并不開放,所以并沒有受到廣泛的重視,就在這樣一個背景下NVMe就在這種背景下被設計出來,簡單說來NVMe規范了PCIe閃存卡存儲數據的協議標準,使得PCIe成為了更優秀的硬盤接口。  從上圖可以直觀的看出從應用到閃存盤的過程中,到NVMe驅動器的路徑要比到SAS驅動器的路徑短,簡化的路徑縮短了數據傳輸的中間環節。NVMe相對于SCSISAS的延遲上的降低是非常明顯的。  上圖直觀的展示了PCIeNVMe的優勢,在4K隨機讀寫負載中,PCIeNVMe帶來6倍于6Gb秒SATA的吞吐量提升。在隊列深度設為128時,4K全讀負載的IOPS將近50萬。而這對于SASSATA都是無法做到的。所以未來主機端PCIe閃存卡將是一個Tie0層存儲的最佳選擇。  如果PCIe如此優秀,而且NVMe也在幫助PCIe實現閃存的性能,那么這樣的產品怎樣與SAN結合,或者說怎樣實現存儲資源的共享呢?在IDF2012上,關于這樣討論就已經開始了。  上圖展示了一個模型,簡單的說PCIeNVMe的閃存卡連接到PCIe交換背板上,數據經封裝后通過FCoE傳至服務器。由于PCIe本身設計是用于機箱內部短距離互連的,那么線纜做的過長時候其信號完整性難以保證,所以包括PCIe交換機在內的一系列概念被相繼提出(當然,PCIe交換機這個概念聽起來非常新鮮,閃存的發展非常大程度上推動了這項技術的發展,事實上PMC收購的IDT已經在PCIe交換芯片上有了很大的突破)。(相關閱讀:《PCIe外部連接:交換機、傳輸距離和存儲應用》)  現在主要的NVMe聯盟成員列表  開放是PCIeNVMe能夠走向成功的關鍵,而且相比優秀的標準來說,開放的開發環境更是推動PCIeNVMe走向成功的關鍵(這點從Fusion-io從輝煌走向被收購的事實可以看出,Fusion-io無疑是閃存技術的大拿,產品質量非常高,但是其產品和技術走的路線走的過于封閉,在閃存卡市場剛剛興起時Fusion-io無疑風光無限,但是隨著閃存技術的發展和NVMe發展,Fusion-io就失去了優勢)。從上圖中我們看到了NVMe聯盟中有芯片廠商PMC、有陣列廠商EMC、NetApp、Dell這樣的傳統存儲陣列廠商、也有LSI、美光、SanDisk這樣的PCIe閃存卡廠商。未來PCIeNVMe也將需要一批這樣的廠商來建立起自己的一個生態系統,現在看來大大小小的PCIe閃存卡廠商扮演著提供基本存儲單元的角色,另一方面還有IDT這樣的廠商,他們將PCIeNVMe閃存卡的應用范圍進一步拓寬。值得注意的是英特爾,近日英特爾發布了三款新的PCIeNVMe閃存卡新品,其閃存戰略也算向前邁出了一步,但是筆者英特爾絕不僅是一個閃存卡廠商的角色,英特爾最擅長的就是推動一個標準走向成熟或者說推動一個完善生態圈建設,所以未來PCIeNVMe從協議標準化到產品再到解決方案以及最終的市場建設,英特爾都將是一個重要的角色。  現在看來PCIeNVMe為閃存卡的發展指明了一個方向,而且發展前景很光明,但是PCIeNVMe閃存仍處于一個發展的初級階段,大部分時候其作用仍然限制在加速關鍵應用的響應速度上。而資源的共享、大量的閃存卡資源管理等環節都有很多問題急需解決。正如磁盤時代,需要磁盤廠商、各種板卡廠商、存儲陣列廠商加上數據保護等軟件廠商的共同努力才能建立起一個完整的生態。

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