Marvell第二代NVMe SSD控制器面世

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(xiàn)技術(shù)(例如SATA和SAS工作，而這些總線(xiàn)技術(shù)都是針對(duì)磁介質(zhì)開(kāi)發(fā)的。即使最快的HDD也比不上SSD的速度，其對(duì)應(yīng)總線(xiàn)的吞吐能力也成為阻礙充分發(fā)揮SSD技術(shù)優(yōu)勢(shì)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(xiàn)，PCIe 成為了可行的選擇，但PCIe總線(xiàn)配合原本為HDD開(kāi)發(fā)的存儲(chǔ)協(xié)議(例如AHCI)仍然無(wú)法有效發(fā)揮易失性存儲(chǔ)介質(zhì)的性能優(yōu)勢(shì)。此后，NVMe工作組應(yīng)運(yùn)而生，旨在基于PCIe總線(xiàn)開(kāi)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(shì)。NVMe規(guī)范是全新開(kāi)始設(shè)計(jì)的，支持當(dāng)前和未來(lái)的易失性存儲(chǔ)介質(zhì)，實(shí)現(xiàn)高帶寬和低延遲存儲(chǔ)訪(fǎng)問(wèn)。

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(cuò)誤報(bào)告和虛擬化功能?？偠灾?，NVMe作為一種可擴(kuò)展的存儲(chǔ)應(yīng)用協(xié)議，旨在充分發(fā)揮PCIe SSD性能，從而更好的滿(mǎn)足企業(yè)級(jí)、數(shù)據(jù)中心和消費(fèi)級(jí)等各種場(chǎng)景的應(yīng)用需求。

SSD網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

來(lái)自Marvell等公司的新型NVMe控制器允許數(shù)據(jù)中心通過(guò)共享存儲(chǔ)數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)最高的性?xún)r(jià)比。使用SSD建立存儲(chǔ)集群，取代以往為每臺(tái)服務(wù)器單獨(dú)配置存儲(chǔ)的方式，提高數(shù)據(jù)中心存儲(chǔ)總?cè)萘?。此外，通過(guò)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(fǎng)問(wèn)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(jiǎn)化了維護(hù)工作。針對(duì)負(fù)載較高的服務(wù)器，不用增加額外的SSD，而是從存儲(chǔ)池動(dòng)態(tài)分配滿(mǎn)足其需求。

舉個(gè)例子，如果系統(tǒng)有10臺(tái)服務(wù)器，每臺(tái)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(chǔ)集群，不僅增加了存儲(chǔ)容量，也實(shí)現(xiàn)了存儲(chǔ)池化，利于共享數(shù)據(jù)訪(fǎng)問(wèn)。 假設(shè)一臺(tái)服務(wù)器的利用率只有10%，而另一臺(tái)服務(wù)器被超負(fù)荷使用，SSD組成的存儲(chǔ)池群將為超負(fù)荷的服務(wù)器提供更多的存儲(chǔ)空間，而無(wú)需為其額外添加SSD。在這個(gè)例子中如果是數(shù)百臺(tái)服務(wù)器，您會(huì)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(chǔ)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(jí)命令處理實(shí)現(xiàn)了無(wú)與倫比的IOPS性能。為了充分利用PCIe總線(xiàn)帶寬，Marvell創(chuàng)新的NVMe設(shè)計(jì)通過(guò)大量的硬件輔助來(lái)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(wèn)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(guò)了內(nèi)部測(cè)試和第三方操作系統(tǒng)/平臺(tái)的兼容性測(cè)試。因此，Marvell®88SS1092已為用于增強(qiáng)下一代存儲(chǔ)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(guó)加州圣荷塞舉行的開(kāi)放計(jì)算項(xiàng)目(OCP)峰會(huì)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(wèn)題。進(jìn)一步針對(duì)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(duì)TLC的支持。

今天，NVMe SSD共享存儲(chǔ)的速度和成本優(yōu)勢(shì)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(guò)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(chǔ)池和共享數(shù)據(jù)訪(fǎng)問(wèn)。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工作組的辛勤工作正在付諸實(shí)踐。