伴隨著數(shù)字化加速，數(shù)據(jù)存儲量以每年50%的速度爆增，Gartner曾預(yù)測到2020年全球數(shù)據(jù)量將達(dá)到35ZB。如何突破數(shù)據(jù)中心傳統(tǒng)磁介質(zhì)的局限性，大幅提升對海量數(shù)據(jù)吞吐量實(shí)現(xiàn)高帶寬和低延遲存儲訪問?此次OCP峰會上Marvell首次推出破數(shù)據(jù)中心傳統(tǒng)磁介質(zhì)的第二代NVM Express SSD控制器88SS1092。

　　以下內(nèi)容來自Marvell技術(shù)副總裁Nick Ilyadis

　　SSD在數(shù)據(jù)中心的應(yīng)用：NVMe以及歷史沿革

　　當(dāng)SSD被首次引入數(shù)據(jù)中心時(shí)，還需要配合當(dāng)時(shí)的總線技術(shù)(例如SATA和SAS工作，而這些總線技術(shù)都是針對磁介質(zhì)開發(fā)的。即使最快的HDD也比不上SSD的速度，其對應(yīng)總線的吞吐能力也成為阻礙充分發(fā)揮SSD技術(shù)優(yōu)勢的一大瓶頸。作為一種在網(wǎng)絡(luò)，圖形以及其他插入式設(shè)備上廣泛應(yīng)用的高帶寬總線，PCIe 成為了可行的選擇，但PCIe總線配合原本為HDD開發(fā)的存儲協(xié)議(例如AHCI)仍然無法有效發(fā)揮易失性存儲介質(zhì)的性能優(yōu)勢。此后，NVMe工作組應(yīng)運(yùn)而生，旨在基于PCIe總線開發(fā)一套標(biāo)準(zhǔn)化的協(xié)議和命令，以便在數(shù)據(jù)中心充分發(fā)揮SSD的優(yōu)勢。NVMe規(guī)范是全新開始設(shè)計(jì)的，支持當(dāng)前和未來的易失性存儲介質(zhì)，實(shí)現(xiàn)高帶寬和低延遲存儲訪問。

　　NVMe優(yōu)化了命令發(fā)送和完成通路，單個(gè)I/O隊(duì)列中支持最多達(dá)64K條命令。此外，增加了許多企業(yè)功能支持，例如端到端數(shù)據(jù)保護(hù)(與T10 DIF和DIX標(biāo)準(zhǔn)兼容)，增強(qiáng)錯誤報(bào)告和虛擬化功能?？偠灾琋VMe作為一種可擴(kuò)展的存儲應(yīng)用協(xié)議，旨在充分發(fā)揮PCIe SSD性能，從而更好的滿足企業(yè)級、數(shù)據(jù)中心和消費(fèi)級等各種場景的應(yīng)用需求。

　　SSD網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

　　來自Marvell等公司的新型NVMe控制器允許數(shù)據(jù)中心通過共享存儲數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)最高的性價(jià)比。使用SSD建立存儲集群，取代以往為每臺服務(wù)器單獨(dú)配置存儲的方式，提高數(shù)據(jù)中心存儲總?cè)萘?。此外，通過為其他服務(wù)器建立公共區(qū)傳送數(shù)據(jù)，可以方便地訪問共享數(shù)據(jù)。因此，這些新的架構(gòu)使得數(shù)據(jù)中心不僅能充分利用SSD的高速性能，而且可以更經(jīng)濟(jì)地在整個(gè)數(shù)據(jù)中心部署這些SSD，從而降低了總成本，簡化了維護(hù)工作。針對負(fù)載較高的服務(wù)器，不用增加額外的SSD，而是從存儲池動態(tài)分配滿足其需求。

　　舉個(gè)例子，如果系統(tǒng)有10臺服務(wù)器，每臺服務(wù)器都配備了一塊PCIe SSD，可以使用這10塊SSD構(gòu)建一個(gè)存儲集群，不僅增加了存儲容量，也實(shí)現(xiàn)了存儲池化，利于共享數(shù)據(jù)訪問。 假設(shè)一臺服務(wù)器的利用率只有10%，而另一臺服務(wù)器被超負(fù)荷使用，SSD組成的存儲池群將為超負(fù)荷的服務(wù)器提供更多的存儲空間，而無需為其額外添加SSD。在這個(gè)例子中如果是數(shù)百臺服務(wù)器，您會看到其成本、維護(hù)和性能效率是非常高的。

　　Marvell當(dāng)初推出第一款NVMe SSD控制器，就是服務(wù)于這種新的數(shù)據(jù)中心存儲架構(gòu)。該產(chǎn)品最多支持四個(gè)PCIe 3.0通道，根據(jù)主機(jī)需要，可以配置為支持4BG/S和2BG/S兩種帶寬方式。它使用NVMe高級命令處理實(shí)現(xiàn)了無與倫比的IOPS性能。為了充分利用PCIe總線帶寬，Marvell創(chuàng)新的NVMe設(shè)計(jì)通過大量的硬件輔助來增強(qiáng)PCIe鏈路數(shù)據(jù)的傳送。這有助于解決傳統(tǒng)的主機(jī)控制瓶頸問題，發(fā)揮出閃存真正的性能。

　　第二代NVMe控制器已經(jīng)面市!

　　Marvell 第二代NVMe SSD控制器芯片88SS1092已推出，并已通過了內(nèi)部測試和第三方操作系統(tǒng)/平臺的兼容性測試。因此，Marvell®88SS1092已為用于增強(qiáng)下一代存儲和數(shù)據(jù)中心系統(tǒng)做好準(zhǔn)備，并在2017年3月舉行的美國加州圣荷塞舉行的開放計(jì)算項(xiàng)目(OCP)峰會上首次亮相。

　　Marvell 88SS1092第二代NVMe SSD控制器

　　新工藝和先進(jìn)的NAND控制器設(shè)計(jì)包括：

　　Marvell 88SS1092支持PCIe 3.0 X 4，可為主機(jī)提供高達(dá)4GB/S數(shù)據(jù)帶寬，解決了性能瓶頸問題。進(jìn)一步針對閃存進(jìn)行架構(gòu)優(yōu)化提高性能，采用Marvell最新的第三代LDPC提高可靠性和耐用性，同時(shí)在MLC的基礎(chǔ)上增加了對TLC的支持。

　　今天，NVMe SSD共享存儲的速度和成本優(yōu)勢不僅成為了現(xiàn)實(shí)，而且已經(jīng)發(fā)展到了第二代。網(wǎng)絡(luò)模式已經(jīng)發(fā)生了變化。通過使用NVMe協(xié)議充分發(fā)揮SSD的全部性能，突破傳統(tǒng)磁介質(zhì)的限制，建立全新的架構(gòu)。SSD性能還可以進(jìn)一步提高，而SSD集群和新的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)支持實(shí)現(xiàn)存儲池和共享數(shù)據(jù)訪問。在當(dāng)今的數(shù)據(jù)中心，隨著新的控制器和技術(shù)幫助優(yōu)化了SSD技術(shù)的性能和成本效率，NVMe工作組正在付諸實(shí)踐。