原創(chuàng)
數(shù)據(jù)中心跑步進入PCIe 4.0時代，NVMe SSD換代進行中
[導讀]據(jù)行業(yè)研究公司 Forward Insights預測，2021 年 PCIe 4.0 在所有數(shù)據(jù)中心 PCIe SSD 的占比是 19% ，到 2025 年將增長至 77%。在同一時間段內(nèi)，PCIe 3.0 SSD 占比將從 2021 年的 81% 下降到 2025 年的僅11%（摘自 Forward Insights，SSD Insights Q3/21）。
在當下數(shù)據(jù)爆炸的時代，數(shù)據(jù)機器學習、人工智能和深度學習等應用的增長給數(shù)據(jù)中心帶來了更高的工作負載，數(shù)據(jù)中心需要不斷進化來適應增長的市場需求。除了在計算上整合更快的CPU、GPU和加速器這些新技術之外，高帶寬、低延遲的互連和存儲技術同樣關鍵。新興的PCIe 4.0接口的NVMe存儲技術將有效緩解當前數(shù)據(jù)中心的帶寬壓力，為云計算應用提供更好的性能。
21ic：如何理解7400 在PCIe 3系統(tǒng)中的向后兼容性？同一接口上替換了 PCIe 3的SSD后，7400能否達到 PCIe 4的速度？
Larry Hart：美光 7400 SSD 的吞吐量是我們上一代主流 SSD 的兩倍，同時完全向后兼容 PCIe 3.0 平臺系統(tǒng)。向后兼容讓系統(tǒng)設計更為靈活，這意味著客戶可以根據(jù)需要，將設計用于PCIe4.0平臺中的SSD也能用來升級其現(xiàn)有的 PCIe 3.0 系統(tǒng)（在降低 PCIe 3.0 總線性能的情況下）。美光 7400 SSD 前后兼容性大大簡化了數(shù)據(jù)中心從 PCIe 3.0 到 PCIe 4.0 的過渡的工作量。此外，一塊SSD 可以在兩代平臺中使用，支持更廣。隨著PCIe 4.0 系統(tǒng)中 SSD 可用帶寬增加，7400 SSD的性能也將顯著提升。
21ic：7400 提供了U.3、M.2 和E1.S 等7 種豐富的外形規(guī)格，請問這些不同規(guī)格SSD在數(shù)據(jù)中心中都分別應用在何處？不同外形規(guī)格對SSD 性能有無影響？E1.S 作為最新的接口規(guī)格，其優(yōu)勢體現(xiàn)在哪里？
Larry Hart：隨著海量數(shù)據(jù)持續(xù)增長，亟待解決不斷變化的工作負載需求以及可擴展數(shù)據(jù)中心基礎設施的需求，我們需要可以馬上部署實施，同時能滿足未來需求的存儲解決方案。我們開發(fā)了七種不同外形規(guī)格的美光 7400 SSD——以應對整個數(shù)據(jù)中心的多種用例?？蛻艨蓳?jù)此選擇硬盤，以便其在眾多部署中發(fā)揮優(yōu)勢。
· 云端的客戶既對性能有要求，也兼顧密度和物理尺寸平衡。而 E1.S 正是為這些客戶以及那些需要優(yōu)化存儲性能的1U 服務器客戶而設計的。
· 美光還提供三種不同規(guī)格的的 E1.S：用于啟動設備的 5.9mm 厚度裸板；平衡主存儲器性能和功耗的15mm 厚度版本；以及主·要解決主存儲器的性能和冷卻效率問題的25mm厚度可選版本。
· 我們豐富的 E1.S 規(guī)格選項使客戶能夠根據(jù)其平臺和環(huán)境需求定制其存儲設計。
· 市面上普遍流行支持 U.2 和 U.3 的標準服務器，因此美光提供了 7mm 厚度的 7400 SSD，盡可能地增加服務器平臺密度（標準機箱中有更多的 U.3 SSD），而 15mm 厚度的 7400 SSD則可實現(xiàn)最佳冷卻效果。U.3 主要用于主數(shù)據(jù)存儲。
· M.2 外形規(guī)格是一種板載系統(tǒng)啟動 SSD，通常用于超緊湊型數(shù)據(jù)存儲。美光 7400 M.2 提供 22x80mm 和 22x110mm 兩種外形規(guī)格。
很多客戶都要求我們在 M.2 規(guī)格（22x80mm）封裝中提供斷電保護功能，在意外斷電時保護未寫入的數(shù)據(jù)。目前，我們的 M.2 規(guī)格（22x80mm）是唯一提供此功能的產(chǎn)品。
21ic：在數(shù)據(jù)損壞的情況下，以往SSD的可恢復性相比傳統(tǒng)HDD 要低很多，這種觀點現(xiàn)在還正確嗎？如何打消數(shù)據(jù)中心用戶的這一顧慮？
Larry Hart：在存儲設備中建立備份是保護數(shù)據(jù)不受設備故障影響的最好的方法之一。美光在我們所有的數(shù)據(jù)中心 SSD（包括美光 7400）中均使用了多種數(shù)據(jù)保護技術，例如：
· 斷電保護：美光 7400 SSD 具有電源保持機制，以確保 SSD 在斷電時能正確寫入正在運行的數(shù)據(jù)。
· 數(shù)據(jù)通路保護：當數(shù)據(jù)從 PHY 傳輸?shù)?NAND 并回傳時，該技術有助于防止誤碼。
· 獨立NAND 冗余陣列（RAIN）：一種 SSD 內(nèi)部 NAND 級冗余管理機制，可幫助保護數(shù)據(jù)不受介質(zhì)故障的影響。
SSD 的平均無故障時間（MTTF）也很長。例如，美光 7400 SSD 的 MTTF 長達兩百萬小時。
21ic：7400 可以同時支持對于網(wǎng)絡攻擊和物理攻擊的防御，內(nèi)部的安全架構(gòu)是怎樣設計的？如何實現(xiàn)安全數(shù)據(jù)和關鍵信息互不干擾？
Larry Hart：美光 7400 SSD 提供經(jīng)過充分驗證且標準的安全功能，例如 TCG Opal，而且還在控制器中內(nèi)置了七項新的安全功能。美光設計的這款控制器支持安全執(zhí)行環(huán)境（SEE，Secure Execution Environment），這一專用的安全處理單元實現(xiàn)了與 SSD 控制器內(nèi)的其他（開放）微處理器的電氣隔離。只有 SEE 能夠訪問安全組件，操控安全固件，并為開放式微處理器的固件提供安全服務。SEE 隔離大大降低了存儲設備遭遇意外或者被惡意破壞造成的風險，并且SEE 的執(zhí)行不會被非安全代碼搶占。隨著數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)驅(qū)動的應用程序不斷被虛擬化、云端化和容器化，SEE 也有助于解決新出現(xiàn)的問題。
美光 7400 NVMe SSD 提供 SED、非 SED 和微軟 eDrive 選項，可以根據(jù)部署要求定制安全功能。
它總共包括七項新的安全功能：
美光安全功能的技術摘要中詳細闡述了如何使用 SSD 硬件和軟件安全功能來保護數(shù)據(jù)。
21ic：7400 SSD是首款支持OCP 部署的SSD 產(chǎn)品，有什么特殊意義嗎？未來的新品是否都會支持OCP 和EDSFF？
Larry Hart：這是美光第一款專為開放計算項目（OCP）部署而設計的 SSD。OCP 通過制定和頒布規(guī)則，構(gòu)建了一個蓬勃發(fā)展的生態(tài)系統(tǒng)。基于標準的方法以降低新技術部署的復雜性，也有利于推動新技術的發(fā)展。在基于標準的技術創(chuàng)新方面，美光的行業(yè)領先地位由來已久。未來幾代美光數(shù)據(jù)中心 SSD 將繼續(xù)支持 OCP NVMe 云 SSD 規(guī)格，使數(shù)據(jù)中心客戶能夠快速實現(xiàn)其存儲投資的價值。
美光 7400 NVMe SSD 還特別支持與 OCP 相關的功能，包括：
· 受監(jiān)控的電源保持機制：確保在斷電時 SSD 遠程監(jiān)測數(shù)據(jù)存儲到非易失內(nèi)存中，這有助于保證遠程監(jiān)測的連續(xù)性，實現(xiàn)對運行狀況的連續(xù)監(jiān)控。7400 還可在斷電時提供電源保持功能。
· 磨損跟蹤和報告：7400 跟蹤主機寫入以及內(nèi)部數(shù)據(jù)管理寫入而產(chǎn)生的磨損量。
· 自動恢復：7400 在調(diào)整 NAND 讀取的參數(shù)后，如讀取失敗將自動重試，而且內(nèi)置了自動NAND 冗余功能。
· 用戶數(shù)據(jù)保護：當用戶數(shù)據(jù)通過 SSD 內(nèi)的通路、寫入存儲介質(zhì)然后回傳，即從主機移動到 SSD 接口時，7400 持續(xù)對其進行保護。此外，7400 將主機邏輯塊地址和主機數(shù)據(jù)嵌在一起，然后存儲到 SSD中。存儲這些附加信息（也稱為元數(shù)據(jù)）有助于保證美光 7400 SSD 能夠回傳所要求的準確數(shù)據(jù)。
· 512 字節(jié)和 4096 字節(jié)的扇區(qū)支持：美光 7400 所有七種外形規(guī)格都支持 512 字節(jié)和4096 字節(jié)大小，因此，這兩類字節(jié)大小適用于每個 SKU。
· 延遲日志記錄：此功能增強了單個 SSD 的性能，以確保對硬盤延遲進行完整和詳細的監(jiān)控。
我們將 OCP 視為一種方法，它能夠為閃存的數(shù)據(jù)中心部署制定全行業(yè)標準，加速客戶數(shù)據(jù)中心領域的創(chuàng)新。
21ic：7400 似乎還是使用的96 層 TLC-3D-NAND，為何沒有使用最新的176 層NAND？產(chǎn)品定義上如何考量的，未來是否會使用176 層NAND？
Larry Hart：新款控制器和固件提升的功能非常全面，因此，本次我們將開發(fā)重點放在了對產(chǎn)品有重大影響的領域，包括：
· PCIe 4.0
· 性能大幅提升（包括 U.3，7.68TB PRO 和 U.3，6.4TB MAX 的 100 萬次隨機讀取IOPS）
· 美光的安全執(zhí)行環(huán)境（SEE）
· 非對稱可信根
· 強非對稱密鑰支持
· RSA 授權密鑰支持
· 安全啟動
· 基于密鑰的固件更新
· 基于密鑰的特權訪問
· 通過 NVMe-MI（NVMe 管理接口）進行標準管理
我們已在消費端/客戶端 SSD 中采用了 176 層NAND，美光將持續(xù)在所有產(chǎn)品中創(chuàng)造客戶價值。我們正在與客戶合作，以了解業(yè)界哪些領域可以采用 176 層 NAND。
采用 NVMe? 的美光® 7400 SSD 為數(shù)據(jù)中心提供 PCIe Gen4 性能| 美光科技
Three Reasons the Micron 7400 SSD Leads Data Center Infrastructure Transformation
The Micron® 7300 and 7400 SSDs With NVMe: Selecting the Right Solution for Your Needs
Micron® 7400 SSD with NVMe?
圖：PCIe 發(fā)展
據(jù)行業(yè)研究公司 Forward Insights預測，2021 年 PCIe 4.0 在所有數(shù)據(jù)中心 PCIe SSD 的占比是 19% ，到 2025 年將增長至 77%。在同一時間段內(nèi)，PCIe 3.0 SSD 占比將從 2021 年的 81% 下降到 2025 年的僅11%（摘自 Forward Insights，SSD Insights Q3/21）。美光科技推出了采用NVMe技術的美光7400 SSD系列產(chǎn)品，可廣泛適用于不同類型的數(shù)據(jù)中心，幫助其實現(xiàn)從PCIe 3.0到PCIe 4.0的基礎設施升級，加速各類云計算應用。21ic就此專門采訪了美光科技存儲生態(tài)系統(tǒng)和產(chǎn)品營銷高級總監(jiān)Larry Hart，進行了書面采訪。
圖：Larry Hart 美光科技存儲生態(tài)系統(tǒng)和產(chǎn)品營銷高級總監(jiān)
21ic：如何理解7400 在PCIe 3系統(tǒng)中的向后兼容性？同一接口上替換了 PCIe 3的SSD后，7400能否達到 PCIe 4的速度？
Larry Hart：美光 7400 SSD 的吞吐量是我們上一代主流 SSD 的兩倍，同時完全向后兼容 PCIe 3.0 平臺系統(tǒng)。向后兼容讓系統(tǒng)設計更為靈活，這意味著客戶可以根據(jù)需要，將設計用于PCIe4.0平臺中的SSD也能用來升級其現(xiàn)有的 PCIe 3.0 系統(tǒng)（在降低 PCIe 3.0 總線性能的情況下）。美光 7400 SSD 前后兼容性大大簡化了數(shù)據(jù)中心從 PCIe 3.0 到 PCIe 4.0 的過渡的工作量。此外，一塊SSD 可以在兩代平臺中使用，支持更廣。隨著PCIe 4.0 系統(tǒng)中 SSD 可用帶寬增加，7400 SSD的性能也將顯著提升。
圖：Micron 7400對比 Micron7300在性能方面提升
21ic：7400 提供了U.3、M.2 和E1.S 等7 種豐富的外形規(guī)格，請問這些不同規(guī)格SSD在數(shù)據(jù)中心中都分別應用在何處？不同外形規(guī)格對SSD 性能有無影響？E1.S 作為最新的接口規(guī)格，其優(yōu)勢體現(xiàn)在哪里？
Larry Hart：隨著海量數(shù)據(jù)持續(xù)增長，亟待解決不斷變化的工作負載需求以及可擴展數(shù)據(jù)中心基礎設施的需求，我們需要可以馬上部署實施，同時能滿足未來需求的存儲解決方案。我們開發(fā)了七種不同外形規(guī)格的美光 7400 SSD——以應對整個數(shù)據(jù)中心的多種用例?？蛻艨蓳?jù)此選擇硬盤，以便其在眾多部署中發(fā)揮優(yōu)勢。
· 云端的客戶既對性能有要求，也兼顧密度和物理尺寸平衡。而 E1.S 正是為這些客戶以及那些需要優(yōu)化存儲性能的1U 服務器客戶而設計的。
· 美光還提供三種不同規(guī)格的的 E1.S：用于啟動設備的 5.9mm 厚度裸板；平衡主存儲器性能和功耗的15mm 厚度版本；以及主·要解決主存儲器的性能和冷卻效率問題的25mm厚度可選版本。
· 我們豐富的 E1.S 規(guī)格選項使客戶能夠根據(jù)其平臺和環(huán)境需求定制其存儲設計。
· 市面上普遍流行支持 U.2 和 U.3 的標準服務器，因此美光提供了 7mm 厚度的 7400 SSD，盡可能地增加服務器平臺密度（標準機箱中有更多的 U.3 SSD），而 15mm 厚度的 7400 SSD則可實現(xiàn)最佳冷卻效果。U.3 主要用于主數(shù)據(jù)存儲。
· M.2 外形規(guī)格是一種板載系統(tǒng)啟動 SSD，通常用于超緊湊型數(shù)據(jù)存儲。美光 7400 M.2 提供 22x80mm 和 22x110mm 兩種外形規(guī)格。
很多客戶都要求我們在 M.2 規(guī)格（22x80mm）封裝中提供斷電保護功能，在意外斷電時保護未寫入的數(shù)據(jù)。目前，我們的 M.2 規(guī)格（22x80mm）是唯一提供此功能的產(chǎn)品。
圖：美光7400 SSD介紹
21ic：在數(shù)據(jù)損壞的情況下，以往SSD的可恢復性相比傳統(tǒng)HDD 要低很多，這種觀點現(xiàn)在還正確嗎？如何打消數(shù)據(jù)中心用戶的這一顧慮？
Larry Hart：在存儲設備中建立備份是保護數(shù)據(jù)不受設備故障影響的最好的方法之一。美光在我們所有的數(shù)據(jù)中心 SSD（包括美光 7400）中均使用了多種數(shù)據(jù)保護技術，例如：
· 斷電保護：美光 7400 SSD 具有電源保持機制，以確保 SSD 在斷電時能正確寫入正在運行的數(shù)據(jù)。
· 數(shù)據(jù)通路保護：當數(shù)據(jù)從 PHY 傳輸?shù)?NAND 并回傳時，該技術有助于防止誤碼。
· 獨立NAND 冗余陣列（RAIN）：一種 SSD 內(nèi)部 NAND 級冗余管理機制，可幫助保護數(shù)據(jù)不受介質(zhì)故障的影響。
SSD 的平均無故障時間（MTTF）也很長。例如，美光 7400 SSD 的 MTTF 長達兩百萬小時。
21ic：7400 可以同時支持對于網(wǎng)絡攻擊和物理攻擊的防御，內(nèi)部的安全架構(gòu)是怎樣設計的？如何實現(xiàn)安全數(shù)據(jù)和關鍵信息互不干擾？
Larry Hart：美光 7400 SSD 提供經(jīng)過充分驗證且標準的安全功能，例如 TCG Opal，而且還在控制器中內(nèi)置了七項新的安全功能。美光設計的這款控制器支持安全執(zhí)行環(huán)境（SEE，Secure Execution Environment），這一專用的安全處理單元實現(xiàn)了與 SSD 控制器內(nèi)的其他（開放）微處理器的電氣隔離。只有 SEE 能夠訪問安全組件，操控安全固件，并為開放式微處理器的固件提供安全服務。SEE 隔離大大降低了存儲設備遭遇意外或者被惡意破壞造成的風險，并且SEE 的執(zhí)行不會被非安全代碼搶占。隨著數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)驅(qū)動的應用程序不斷被虛擬化、云端化和容器化，SEE 也有助于解決新出現(xiàn)的問題。
美光 7400 NVMe SSD 提供 SED、非 SED 和微軟 eDrive 選項，可以根據(jù)部署要求定制安全功能。
它總共包括七項新的安全功能：
21ic：7400 SSD是首款支持OCP 部署的SSD 產(chǎn)品，有什么特殊意義嗎？未來的新品是否都會支持OCP 和EDSFF？
Larry Hart：這是美光第一款專為開放計算項目（OCP）部署而設計的 SSD。OCP 通過制定和頒布規(guī)則，構(gòu)建了一個蓬勃發(fā)展的生態(tài)系統(tǒng)。基于標準的方法以降低新技術部署的復雜性，也有利于推動新技術的發(fā)展。在基于標準的技術創(chuàng)新方面，美光的行業(yè)領先地位由來已久。未來幾代美光數(shù)據(jù)中心 SSD 將繼續(xù)支持 OCP NVMe 云 SSD 規(guī)格，使數(shù)據(jù)中心客戶能夠快速實現(xiàn)其存儲投資的價值。
美光 7400 NVMe SSD 還特別支持與 OCP 相關的功能，包括：
· 受監(jiān)控的電源保持機制：確保在斷電時 SSD 遠程監(jiān)測數(shù)據(jù)存儲到非易失內(nèi)存中，這有助于保證遠程監(jiān)測的連續(xù)性，實現(xiàn)對運行狀況的連續(xù)監(jiān)控。7400 還可在斷電時提供電源保持功能。
· 磨損跟蹤和報告：7400 跟蹤主機寫入以及內(nèi)部數(shù)據(jù)管理寫入而產(chǎn)生的磨損量。
· 自動恢復：7400 在調(diào)整 NAND 讀取的參數(shù)后，如讀取失敗將自動重試，而且內(nèi)置了自動NAND 冗余功能。
· 用戶數(shù)據(jù)保護：當用戶數(shù)據(jù)通過 SSD 內(nèi)的通路、寫入存儲介質(zhì)然后回傳，即從主機移動到 SSD 接口時，7400 持續(xù)對其進行保護。此外，7400 將主機邏輯塊地址和主機數(shù)據(jù)嵌在一起，然后存儲到 SSD中。存儲這些附加信息（也稱為元數(shù)據(jù)）有助于保證美光 7400 SSD 能夠回傳所要求的準確數(shù)據(jù)。
· 512 字節(jié)和 4096 字節(jié)的扇區(qū)支持：美光 7400 所有七種外形規(guī)格都支持 512 字節(jié)和4096 字節(jié)大小，因此，這兩類字節(jié)大小適用于每個 SKU。
· 延遲日志記錄：此功能增強了單個 SSD 的性能，以確保對硬盤延遲進行完整和詳細的監(jiān)控。
我們將 OCP 視為一種方法，它能夠為閃存的數(shù)據(jù)中心部署制定全行業(yè)標準，加速客戶數(shù)據(jù)中心領域的創(chuàng)新。
21ic：7400 似乎還是使用的96 層 TLC-3D-NAND，為何沒有使用最新的176 層NAND？產(chǎn)品定義上如何考量的，未來是否會使用176 層NAND？
Larry Hart：新款控制器和固件提升的功能非常全面，因此，本次我們將開發(fā)重點放在了對產(chǎn)品有重大影響的領域，包括：
· PCIe 4.0
· 性能大幅提升（包括 U.3，7.68TB PRO 和 U.3，6.4TB MAX 的 100 萬次隨機讀取IOPS）
· 美光的安全執(zhí)行環(huán)境（SEE）
· 非對稱可信根
· 強非對稱密鑰支持
· RSA 授權密鑰支持
· 安全啟動
· 基于密鑰的固件更新
· 基于密鑰的特權訪問
· 通過 NVMe-MI（NVMe 管理接口）進行標準管理
我們已在消費端/客戶端 SSD 中采用了 176 層NAND，美光將持續(xù)在所有產(chǎn)品中創(chuàng)造客戶價值。我們正在與客戶合作，以了解業(yè)界哪些領域可以采用 176 層 NAND。
圖：美光176層3D NAND技術
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7400 | 美光科技公司采用 NVMe? 的美光® 7400 SSD 為數(shù)據(jù)中心提供 PCIe Gen4 性能| 美光科技
Three Reasons the Micron 7400 SSD Leads Data Center Infrastructure Transformation
The Micron® 7300 and 7400 SSDs With NVMe: Selecting the Right Solution for Your Needs
Micron® 7400 SSD with NVMe?
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