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SSD的发展要被小小的磁盘接口阻碍吗?

  【IT168 评论】与传统硬盘只能够提供200或更慢的IOPS相比,闪存设备能够实现100000 IOPS的性能。

SSD的发展要被小小的磁盘接口阻碍吗?

  在希捷的750GB容量的Momentus硬盘中,磁头放置在悬停区域,磁盘驱动要一直等待11毫秒毫无目的地读取和13毫秒毫无目的地写入。但SSD无需忍受这个延迟,而来自Fusion-io等销售商的PCIe闪存卡则为我们展示了直接与服务器相连时NAND存储速度有多块,在ioDrive 2产品中,能达到350000或者更多的IOPS。

  第三代PCIe能达到每通道1GB/s的传送速度,而4道的第三代PCIe接口能达到4GB/s的速度。但是如果使用传统的接口,你却不能把SSD连接到这样的PCIe总线上。

  你可以通过外部的USB接口或内部的SAS或SATA接口连接磁盘驱动器,主机上的操作系统有能识别这些标准的驱动器接口所连接的设备。当然,对于SSD来说也可以使用相似的接口,但是这样一来SSD的优势荡然全无。为了保证全速运行,从而能更快地传送数据,并保持处理器一直能够在繁忙状态,我们需要一个直连的接口而不是通过传统的驱动器接口去连接SSD,那就是PCIe。

  前景看起来不错,但是会不会有问题呢?当然,这可是IT行业,有大量的问题,目前就有一个叫做SCSI Express的挑战者。

  如果你把SSD直接连接到PCIe总线上,你可以不再使用需要供电的HBA卡,或是出现几毫秒的延迟使得SSD速度减缓和同时还可以基于以传统磁盘连接为基础的连接设计。

  有两种方式去实现这种接口的标准:NVMe和SCSI Express initiatives

  NVMe

  NVMe的意思是非易失性记忆体快速连接,是由80多家公司提出来的通用接口标准。NVMHCI(非易失性记忆主机控制器接口)工作组被由多家公司 成员组成的管理组管理,这个管理组成立于2011年6月,成员包括思科,戴尔,EMC,英特尔,NetApp,甲骨文。固定的成员就是这七个厂商,另外还 有6个成员,他们都是从工作组的其它厂商中推选出来。

  惠普不是NVWe的成员,而且所有的NVMe支持者都不支持SCSI Express。

  工作组在今年3月份发布了v1.0说明书,详细情况可以到NVM Express网站上了解。

  网站白皮书:

  这个标准包括注册程序接口,指令集,特征集的定义。这能确保标准驱动在每个操作系统上都能写入,同时还能确保缩短OEM资格周期的安装过程,同时互动操作性不变。

  这个接口提供优化的命令集和完成路线。通过支持在一个I/O队列中的64K命令集来实现并行操作。此外,还添加了许多企业需要的功能,比如说端对端数据保护(和T10DIF和DIX标准配套),还有增强了错误报告和虚拟化功能。

  这个标准已经推荐给了用户和企业系统,从笔记本到企业服务器,都收到了良好的反馈。这个标准最高能达到64000 I/O,每列最高能到64000条命令。它的多核心CPU和每个处理器核心能实现自己的队列,也支持延迟接口,比如SAS或SATA。

  在NVMe网站上有一篇博文讨论是否会出现有闪存控制器芯片的SSD——拥有NVMe功能的SoC。

  纵观整个行业,很有可能发生的是SoC供应商会推出NVMeSoC,系统供应商会推出适合NVMe适配的SSD设备的驱动,然后是服务器,台式机,在2013年,笔记本供应商很有可能推出NVMe闪存存储系统。

  SCSI Express

  SCSI Express使用SCSI协议使发起者和目标通过一个PCIe连接沟通, 惠普是它的坚定支持者,在惠普的Vienna中就加入了SCSI Express,Fusion-io现在也开始支持它。

  Fusion表示其预先展示出来的ioMemory产品通过SCSI Express和惠普的2UProLiant DL380 G7服务器连接,它使用了相同的ioMemory和与最近发布的Fusion ioDrive2产品相同的VSL技术,这使Fusion公司的虚拟存储层次(VSL)软件容量的扩展变成了可能,这能加快应用程序的性能,增加企业级的可靠性。

  SCSI Express 标准包括一个为固态技术专门优化过的SCSI指令集,在SAS,SATA和SCSI Express条件下,通过一个能提供最大灵活性和设备操作性的通用驱动接头,实现企业级的可靠性。这个通用驱动接头在保持支持现有设备的同时,还能支持新兴的存储记忆设备。

  全球网络存储工业协会(SNIA)的文件这样描述:

  目前正在进行的T10委员会是SCSI超越PCIe(SOP)的发展,为SCSI协议跨越PCIe物理接口进行了大量努力。SOP将会支持两种队列界面:NVMe和PQI(PCIe队列接口)。

  PQI被认为是最快的和最轻的。一些来自于PMC,LSI,Marvell和惠普的SCSI跨PCIe产品是有专利的,但是SCSI Express,就像PQI一样,是开放的。

  NVMe队列界面的支持功能也许能将SCSI Express和NVMe连接起来,这或许能改变企业中SSDPCIe接口SoCs和操作系统驱动分离的情况。当然这种想法很可能只是自我安慰。

  一个叫Nigel Poulton的人在博客中写到:没有SCSI Express的专门网站,但是惠普上个月在维也纳发布了大量的SCSI express。

  他说一个2.5英寸的SSD可以插在服务器前面板上的2.5英寸的插槽中,举个例子,SSD将会和特别设计的,工业标准的接口紧密结合,这个接口会 按照工业标准特别设计,拥有专为SSD设计SCSI指令集协议的标准驱动会出现在新一代版本的操作系统上,像Windows,Linux和ESXi。

  拥有STEC 2.5英寸,支持SCSI Express的SSD产品插入到卡的最上面两个端口。Poulton说这些端口是SFF8639类型的。其它的6个端口是SAS端口。

  SCSI Express产业化

  根据惠普的预测,SCSI Express 产业化应该发生在2012年下半年。惠普的闪存DAS服务器可能会由用SCSI Express连接的SSD组成,除此之外,存储阵列,像惠普的P4000,其ProLiant服务器中也有用SCSI Express连接的SSD在里面。

  P4000是通过iSCSI共享的SAN阵列,这听起来很奇怪,为什么你想从X86控制器/服务器的SSD中以PCIe的速度获得数据,却把数据通过iSCSI连接送到其它服务器中需要这些数据的应用程序中。

  如果P4000和运行应用程序的服务器崩溃了,或者集成到一个单一的系统(服务器加P4000),那只有P4000运行同样需要这些数据的应用程序 时才有意义。想象一下,惠普的P10000(3PAR)和X9000(Ibrix)阵列正在做相同的事情:他们的集成架构在加快应用程序的速度方面很让人 兴奋。当然这种想法也只是自我安慰。

  笔者认为NVMe几乎要成为必然了,因为它在企业中有很多坚强的后盾。我们同时也认为惠普在Fusion-io的加入下,很有可能使SCSI Express产业化,除非有使SCSI Express/NVMe集成在一起的可能。在一个或另外一个成为主导之前,不可避免要有一场接口战争。

  考虑到SCSI Express 和NVMe的不同,EMC的工程师AmnonIzhar说道:“在物理层上,两者都一样。NVMe和SCSI Express在实现传输数据和驱动方面有所不同。”这有充分的理由相信,两者的集成很有可能。

  我们的直觉是PCIe接口的集成不太可能,惠普完全有能力按照自己的意愿行事。看看最近几年的FATA disks,还有它一直摇旗呐喊,令人佩服又很顽固的安腾处理器吧。

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