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数据中心NVMe SSD进入PCle5.0阶段

  当PCle4.0产品正战得酣畅淋漓,属于下一个时代的PCle5.0悄然走来。从去年下半年开始,除了一些国际大厂纷纷推出新品,以宝存科技为代表的国内SSD厂商也在紧跟趋势,部署下一个赛道。

  SSD固态硬盘会取代HDD机械盘吗?

  IDC数据显示,2021 年企业级固态硬盘的全球营收,已经达到传统机械硬盘的 1.3 倍。那么,SSD固态硬盘和HDD机械硬盘是怎样一种关系,未来走向如何?

  ▲宝存科技产品研发副总 姜海

  宝存科技产品研发副总姜海,给出了自己的判断!他认为:“在数据中心里,HDD机械硬盘短期内还有成本优势,但随着SSD的成本进一步降低,HDD机械硬盘最后的份额会越来越小, 但HDD机械硬盘可能很长一段时间都不会消失,就像现在的磁带依然还有一定的份额,但市场空间会遭遇SSD固态硬盘的强势碾压。

  下一代SSD即将面世

  今年四月份,宝存科技的PCle NVMe Gen4 SP4E/SP4X系列固态硬盘开始实现量产,借助母公司慧荣科技的SM8266主控方案,搭载16通道,可释放PCle总线进化到Gen4的更高速性能,解决更多IO瓶颈。PCle NVMe Gen4固态硬盘,采用了存科技独有的性能优化算法固件,能更好地满足企业级存储所需要的高读取IOPs、低延迟与高耐用性需求。同时,搭配3D eTLC闪存,最高容量可达7.68TB。

  PCle NVMe Gen4 SP4E/SP4X,为企业级存储带来高读取IOPs、低延迟与高耐用性能力,能充分满足数据中心各种工作负载的性能需求,包括数据库,OLTP/OLAP,云计算,大数据分析,高频交易及检索等。其中,对于数据库的支持,不仅包括原子性写入能力,还能在压缩上做进一步的增强。整体上,在低延时和性能方面的表现,完全可以对标国际大厂。

  “PCle NVMe SSD Gen5系列产品,已经在内部进行测试了,预计明年中期会有工程样品。”姜海表示,相比上一代产品,Gen5的性能更强,读写速度更快。

  众所周知,PCIe1.0标准于2003年发布,每通道传输速率为2.5GT/s。四年后,PCIe2.0标准诞生,每通道传输速率达到5.0GT/s,传输能力实现了翻倍。2010年,PCIe3.0标准推出,传输速率是8.0GT/s ;2017年,PCIe4.0标准的传输速率是16GT/s;2019年,PCIe5.0标准达到32GT/s。从演进路线来看,基本上是几年一迭代,每次迭代都会带来翻倍的带宽。

  在新标准下,数据中心的底层架构和生态会发生根本性变化,在CPU 、GPU、DPU、软件、存储器等基础设施层面,会形成计算池化、网络池化,这意味着企业级SSD固态硬盘在性能、功耗/散热、QoS会面临更大挑战。所以, PCle5.0版本产品虽然即将发布,但并不代表PCle4.0产品就没有机会。因为,从产品设计、测试到发布,还有一段时间,需要克服性能、功耗等等一系列技术难题。

  关于PLC、QLC和TLC的选择

  正所谓“存储设备容量为王”,那么宝存科技的下一代产品,如何选择3D NAND 的各种颗粒技术呢?

  在姜海看来,3D TLC的层数还在不断增长,整体性能要优于QLC 、PLC。如果TLC本身的层数一直在以正常速度扩展,那其实PLC、QLC的收益的探索就会放缓。目前来看,PLC、QLC的在企业级的应用进展非常缓慢,在单独使用的情况下QLC的性能及寿命与TLC有较大的差距,由于Optane的淡出,QLC/PLC在企业级的应用需要SCM或NVDIMM的加持。QLC也存在较大的retention的问题,掉电以后可能较易丢失数据,意味着采用QLC盘的机架不能像采用HDD的机架能随意停电,这在部署上存在较大挑战。宝存科技会结合用户的实际应用情况,不管是Gen4,还是Gen5,会继续在高性能盘上聚焦于3D TLC而同时关注探索在QLC/PLC在ZNS上的应用。

  追求性能、服务质量、数据安全和可靠性

  姜海认为,数字经济带来的直接影响就是数据爆炸,尤其在AI 、5G 、大数据、自动驾驶等大基建的带动下,数据高速增长,导致各行各业的企业,对存储的需求越来越旺盛,对性能要求也越来越高。

  在现代化数据中心服务场景中,数据量大、工作负载复杂。与此同时,大型数据中心还有降本增效、低碳环保的要求,所以存储产品也要不断与时俱进,既能满足大数据的存储需求,又要考虑经济成本、环境保护等综合因素。

  具体来说,满足用户需求的下一代存储产品在·高带宽、低延迟以及更高的读写速度方面,有更出色表现。同时,需要在各种企业级IO负载及多命名空间下提供更优异的稳态下的QoS。这需要在主控架构升级的同,充分利用NAND的特性、QoS隔离管理引擎及先进的软硬件算法,全面保障企业及数据中心应用体验。

  同时,数据安全也是SSD固态硬盘应该关注的重点,要能提供双重保护能力,比如通过完整的掉电保护、电容可靠性检测,高温监控保护等能力,确保数据不丢失。

  企业级SSD市场及玩家面临的挑战

  目前,从Gen4的市场表现来看,不管是提供企业级存储的原厂,还是一些主控公司及模组厂商都在努力进取,争取最大市场份额。在运营商的最近招标中,就有全球大小20左右家企业级SSD厂商甚至更多的会参与竞争。随着竞争的白热化,真正能持续投入和发展的公司需要有在技术上、市场长期投入和耕耘的决心和资金,扎实的核心技术(主控/固件/介质管理), 稳定的核心技术团队,可盈利的商业模式等。

  尤其到了Gen5以后,企业级SSD主控的工艺、方案效能以及性能等方面的挑战持续扩大,技术、人才、资金的投入巨大,这会持续抬高进入企业级SSD行业的门槛。

  值得一提的是,宝存科技在母公司慧荣的加持下,会坚定的投入并致力于中国的企业级存储方案。除了提供标准的SSD固态硬盘,还提供定制化产品,致力满足大型数据中心在功能、性能以及各方面的高规格诉求。

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