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從設計上下功夫——“辣條型”SSD掀起一波新風潮

再見了, 專為圓形碟片設計的寬盒子!

英特爾與三星公司已經各自推出“尺狀”外形的固態磁片, 其長度大於標準的2.5英寸磁片, 而且容量也更為可觀。 然而, 市場對此類產品的接納度卻一直不夠理想。 Supermicro公司也在推出自己採用尺狀SSD的伺服器, 但回應者同樣寥寥。

為什麼會這樣?是不是說這種高瘦型設計存在弊端?帶著這些問題, 我們請教了451公司高級分析師Steven Hill, 請他就這種新外觀以及市場回應作出評論。

英特爾公司的“尺狀”SSD。

簡要回顧:英特爾公司推出的尺狀SSD長度為325.35毫米, 寬度為9.5毫米, 高度則為38.6毫米。 2U機架式主機殼正面可接入32塊此種SSD。 晶片巨頭將此稱為企業與資料中心存儲外形會阻礙快閃記憶體存儲最終超越傳統磁片的腳步。

當然, 保持向下相容性一直是存儲產品所面臨的一大問題, 因此基於SAS介面的快閃記憶體驅動器成為直接取代企業級磁片的最低標準。

SAS以抽象方式處理帶內資訊傳遞與管理, 而NVMe也正在開發相關技術以解決這一難題。

SAS已經擁有十年的企業級應用經歷, 並在傳統陣列模式下運行良好; 不過NVMe能夠繞過傳統存儲模型而直接接入PCIe。 這將帶來巨大的原始性能提升, 但除此之外, 企業應用環境還需要考慮可靠性、資料保護以及管理能力等諸多因素。 根據目前已經發佈的第四代24 Gbit每秒SAS公告, 在進行設備級性能比較時, 原始頻寬已經不再是決定一切的根本。

JBOF的實現難度最低, 不過我認為更大的挑戰在於如何充分發揮1U伺服器的空間, 從而為其提供PB級別的強勁速度表現。

記者: 是否存在傳輸頻寬問題?

Steven Hill:提供可觀的內部存儲傳輸頻寬當然非常重要,

但需要考慮的是, 1U或者2U伺服器所能提供的實際存儲容量本來就不是很大。 我們可以輕鬆判斷該選擇陣列還是SDS應用, 但將其速度與容量標準擴展到外部客戶處則是完全不同的另一個問題。

舉例來說, 英特爾公司的設計方案顯示, 1U伺服器中接入32塊NVMe尺狀模組需要使用至少128條PCIe通道才能實現驅動器互連, 其在讀取時單一模組的速度至少能夠達到每秒2 GB。 這在理論上能夠實現每秒64 GB讀取速率; 或者說單一1U伺服器內將實現512 Gbps內部存儲傳輸頻寬。

這樣的結果確實令人印象深刻, 但如果我們無法將這樣的性能從主機殼之內轉移出來, 那麼一切都將毫無意義。 這也堅定了我的信念, 即我們需要重新考量存儲空間的設計方向,

從而充分發揮這些新型快閃記憶體技術的潛能。

記者:您能具體解釋一下嗎?

Steven Hill: 根據我瞭解到的情況, 評估存儲資源的一大關鍵在於“追趕瓶頸”, 因為瓶頸會根據元件、系統以及應用等因素的變化而到處移動。 擁有這種容量與性能水準的企業級存儲方案為了解決此項難題, 往往選擇添加一個新的層——戴爾-EMC發佈的DSSD就採取了這種解決思路。

我們認為, 基於快閃記憶體的存儲方案——特別是NVMe技術, 將最終給企業級存儲創造一個歷史性轉捩點。 NVMe的速度與容量水準絕對不容忽視, 但就目前來講, NVMe生態系統對於企業級應用而言並不完整, 也還沒有經過充分驗證。

記者: 具體來講, 您認為英特爾的尺狀外形在伺服器上扮演著怎樣的角色?三星的迷你尺狀外形又如何?

Steven Hill:很明顯, 即使是目前能夠買到的價格最便宜的、最為粗糙的PCIe/NVMe消費級驅動器, 速度也同樣可以達到任何企業級傳統磁片的數倍——甚至優於傳統陣列。 因此NVMe的廣泛普及可以說是一種必然的趨勢。

其中的挑戰在於如何將NVMe應用於PCIe, 同時提供與SAS技術相對等的熱挺拔與錯誤處理能力。 儘管PCIe在理論上能夠實現熱插拔, 但與PCIe最初設計中的使用場景相比, 我們在實際運行這類持久性存放裝置時, 最常見的移除與更換方法仍然需要在BIOS、驅動程式、作業系統以及應用程式層面作出更多協調——而無法僅僅拔下PCIe。

另外, 外部化NVMe擁有兩種物理標準也並不令人驚訝, 畢竟二者都擁有明確的自身價值。

根據初始資訊,這兩種模式在技術層面皆具備出色的適用性,因此二者的主要區別實際上體現在存儲容量與物理伺服器空間方面。

英特爾尺狀模組基於EDSFF設計,在物理角度看擁有兩倍于三星NGSFF模組的長度。這意味著前者幾乎能夠保證實現引腳相容,且不存在潛在的互通性衝突。

英特爾公司的設計可能擁有更為長遠的意義,因為NVMe作為一種高容量解決方案進一步向外擴展。但目前企業級快閃記憶體的關注重點仍然體現在性能層面,因此從容量的角度來看,三星公司的小型模組可能也同樣夠用,且需要佔用的伺服器空間更低。

我們已經看到了以雲為中心的1U設計方案,其利用極長的內部NVMe存儲模組並通過100 Gbit乙太網實現連接——但這些設計都針對雲規模操作進行了優化。同樣的,基於快閃記憶體的容量層模式才剛剛開始出現。

記者:您如何看待三星公司在其迷你尺狀SSD上實現物件存儲能力?您是否願意使用這類產品?

Steven Hill:我們最近一直在思考這個問題,說老實話,這個問題其實挺難回答。

物件存儲是我們目前所要涵蓋的關鍵性領域之一,我個人在一定程度上其實很喜歡將物件與IP功能引入獨立存放裝置的想法。但必須承認的是,將這些功能引入全部驅動器其實並沒有多大的必要性或者現實意義。

在我當初看到像希捷Kintetic驅動器這樣的設計概念時,我覺得物件抽象並不適合被引入設備層面,因為企業級物件與SDS系統在設計目標上主要專注于利用並保護無狀態存放裝置。然而,新的功能必要要求新的技術加以配合,因此我們將在大容量快閃記憶體模組這一歷史背景之下重新審視其經濟效應的具體變化。

接下來是LightNVM以及CNEXLabs等公司推出的“Open Channel”固態驅動器,他們認為就連快閃記憶體 轉換層(簡稱FTL)也沒必要在NVMe模組上實現。

他們認為應該讓軟體處理一切,包括物理NAND晶片自身內的直接放置與移動。必須承認 ,其在某些特定工作負載來說確實擁有實際意義,但我認為這種作法同樣也會令原始性能水準超出設備層級單一FTL所能提供的硬體彈性標準。

此後,基於設備的物件與Open Channel SSD在很大程度上依賴於乙太網網路,這也對移動瓶頸產生了影響,並有可能引發另一大顯著問題——在共用網路之上對QOS、安全以及資源的爭用。

評論意見

尺狀與迷你尺狀SSD外形的採用與NVMe協議同SAS間日益縮小的成熟度差距密不可分。畢竟SAS在速度上無法與NVMe相提並論,也無法直接接入PCIe北至。

然而,使用SAS的伺服器及存儲系統仍然擁有雙埠以及熱插拔支持等企業級功能。除非NVMe獲得類似的功能,否則其普及度將始終受到限制。

儘管24 Gb每秒SAS協議即將推出,但人們仍普遍認為尺狀與迷你尺狀驅動器外形還是會採用NVMe存取機制。而考慮到NVMe存在上述功能缺失,這兩類新型快閃記憶體存儲選項的採用速度也將因此放緩。

這也許恰恰解釋了為什麼各大主流伺服器與存儲陣列廠商一直對這種新的快閃記憶體模組形式採取觀望態度。其次,為什麼只有英特爾與三星兩家廠商在開發這種新的外形方案?可能是因為其它SSD供應商正在等待,並希望在形勢明朗之後再決定是否、何時或者如何投身於其中。

根據初始資訊,這兩種模式在技術層面皆具備出色的適用性,因此二者的主要區別實際上體現在存儲容量與物理伺服器空間方面。

英特爾尺狀模組基於EDSFF設計,在物理角度看擁有兩倍于三星NGSFF模組的長度。這意味著前者幾乎能夠保證實現引腳相容,且不存在潛在的互通性衝突。

英特爾公司的設計可能擁有更為長遠的意義,因為NVMe作為一種高容量解決方案進一步向外擴展。但目前企業級快閃記憶體的關注重點仍然體現在性能層面,因此從容量的角度來看,三星公司的小型模組可能也同樣夠用,且需要佔用的伺服器空間更低。

我們已經看到了以雲為中心的1U設計方案,其利用極長的內部NVMe存儲模組並通過100 Gbit乙太網實現連接——但這些設計都針對雲規模操作進行了優化。同樣的,基於快閃記憶體的容量層模式才剛剛開始出現。

記者:您如何看待三星公司在其迷你尺狀SSD上實現物件存儲能力?您是否願意使用這類產品?

Steven Hill:我們最近一直在思考這個問題,說老實話,這個問題其實挺難回答。

物件存儲是我們目前所要涵蓋的關鍵性領域之一,我個人在一定程度上其實很喜歡將物件與IP功能引入獨立存放裝置的想法。但必須承認的是,將這些功能引入全部驅動器其實並沒有多大的必要性或者現實意義。

在我當初看到像希捷Kintetic驅動器這樣的設計概念時,我覺得物件抽象並不適合被引入設備層面,因為企業級物件與SDS系統在設計目標上主要專注于利用並保護無狀態存放裝置。然而,新的功能必要要求新的技術加以配合,因此我們將在大容量快閃記憶體模組這一歷史背景之下重新審視其經濟效應的具體變化。

接下來是LightNVM以及CNEXLabs等公司推出的“Open Channel”固態驅動器,他們認為就連快閃記憶體 轉換層(簡稱FTL)也沒必要在NVMe模組上實現。

他們認為應該讓軟體處理一切,包括物理NAND晶片自身內的直接放置與移動。必須承認 ,其在某些特定工作負載來說確實擁有實際意義,但我認為這種作法同樣也會令原始性能水準超出設備層級單一FTL所能提供的硬體彈性標準。

此後,基於設備的物件與Open Channel SSD在很大程度上依賴於乙太網網路,這也對移動瓶頸產生了影響,並有可能引發另一大顯著問題——在共用網路之上對QOS、安全以及資源的爭用。

評論意見

尺狀與迷你尺狀SSD外形的採用與NVMe協議同SAS間日益縮小的成熟度差距密不可分。畢竟SAS在速度上無法與NVMe相提並論,也無法直接接入PCIe北至。

然而,使用SAS的伺服器及存儲系統仍然擁有雙埠以及熱插拔支持等企業級功能。除非NVMe獲得類似的功能,否則其普及度將始終受到限制。

儘管24 Gb每秒SAS協議即將推出,但人們仍普遍認為尺狀與迷你尺狀驅動器外形還是會採用NVMe存取機制。而考慮到NVMe存在上述功能缺失,這兩類新型快閃記憶體存儲選項的採用速度也將因此放緩。

這也許恰恰解釋了為什麼各大主流伺服器與存儲陣列廠商一直對這種新的快閃記憶體模組形式採取觀望態度。其次,為什麼只有英特爾與三星兩家廠商在開發這種新的外形方案?可能是因為其它SSD供應商正在等待,並希望在形勢明朗之後再決定是否、何時或者如何投身於其中。

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