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看看你的存储有这对“黄金搭档”了吗？

百家作者：企业网D1net 2019-11-11 08:41:29

天下武功，唯快不破

这句话放眼各个领域，仍然都很适用

就拿出行来说

如今，高铁时速已超过350公里

北京到上海只需四个多小时

不坐飞机也能轻松实现当天往返

我们早已习惯在网上购物

而送货速度快成为大大的加分项

上午下单下午送达的便捷

让很多消费者欲罢不能

从某种程度上而言

快，就是效率，就是业绩，就是竞争力

同样，这句话放在存储领域也是如此

“存储”对企业的重要性不言而喻。目前，“存储”已历经了四代。第一代存储DAS开放系统直连存储，第二代SAN共享网络存储，第三代统一存储，第四代全闪存储。目前广泛采用的就是第四代存储。

长江后浪推前浪，一代更比一代强。如今，存储已经开始朝向第五代进化。

“第五代存储”

“第五代存储”这个概念是近日戴尔科技集团在联合IDC发布的《第五代存储主力企业数字化转型》报告中正式提出的。

第五代智能存储，将成为未来企业级智联存储的首选。它将采用“NVMe架构+SCM”这一“黄金搭档”，大大降低延时，提供前所未有的高性能。

▐ 那么，第五代存储的“黄金搭档”是如何发力的呢？第五代存储与现有的第四代存储有什么区别呢？

我们先来看看第四代存储的主要特点有哪些：

控制器A/A架构：全闪关注在高IOPS场景，传统的A/P架构在控制器发生故障时，LUN的归属需发生切换动作，I/O无响应现象。
重删压缩：重删是闪存最基本特性之一，分为Inline和Postline，但对闪存Inline才能体现真正价值。重删一般分为HASH指纹算法(以SHA-1为例说明，存在碰撞问题)和按字节对比法两种，逐字节对比可靠性高，但会严重影响闪存性能，所以很少使用，只在数据一致性要求非常严格的场景下使用。
SSD接口：由于SSD优异的高随机IOPS性能、SSD单盘容量变大加上存储软件特性加持单TB成本性价比越高，使得近几年全闪替换混合阵列越来越多。基于硬盘的发展，SSD的接口沿用了部分HDD技术，包含接口技术，现在绝大多数SSD都是采用SATA/SAS接口。
FLASH分类：NAND Flash可根据Cell储存bit数据位的不同分为SLC,MLC,TLC，其中MLC还分为eMLC,MLC和cMLC。由于不同类型颗粒结构不同，所有导致了不同颗粒间数据储存能力，性能和可靠性存在差异。现主流全闪存储使用eMLC和TLC为主。

如上所述，现有大部分主流全闪存储继续使用着SCSI+SAS接口的组合，但是，这个组合在闪存中已经逐渐出现疲态，已经不能满足一些新的需求。

而与第四代存储不同的是，第五代存储采用的是NVMe架构。

▐ 那么，NVMe架构有何优势？

这个问题，我们得从SSD说起。

从SSD到NVMe

SSD存储介质和接口技术一直处于不断向前发展和演进的过程。SSD分为几个阶段，第一个阶段是SATA SSD或者SATA/SAS SSD为主导，这个阶段介质以SLC和eMLC为主。第二个阶段是PCIe SSD，PCIeSSD最大的问题是不标准，很多私有化协议各自为政，基于FTL位置不同主要分为Hostbased SSD和DevicebaseSSD。直到NVMe时代才统一了接口和协议标准，在NVMe标准中，和传统的SATA/SAS相比，一个重大的差别是引入了多队列机制。

▲戴尔易安信PowerMax NVMe架构图

何为多队列技术？

在原有的AHCI规范中，只定义了一个交互队列，那么主机与HDD之间的数据交互只能通过一个队列通信，多核处理器也只能通过一个队列与HDD进行数据交互。在磁盘存储时代，由于磁盘是慢速设备，所以一个队列也就够用了。

多个处理器核通过一个共享队列与磁盘进行数据交互，虽然处理器之间会存在资源竞争，但是相比磁盘的性能，处理器之间竞争所引入的开销实在是微乎其微，可以忽略。在磁盘存储时代，单队列有其他的好处，一个队列存在一个IO调度器，可以很好的保证提交请求的IO顺序最优化。

和磁盘相比，半导体存储介质具有很高的性能，AHCI原有的规范不再适用，原有的假设也已经不复存在，在此背景下NVMe规范诞生了。

NVMe规范替代了原有的AHCI规范，并且软件层面的处理命令也进行了重新定义，不再采用SCSI/ATA命令规范集。

在NVMe时代，外设和处理器之间的距离更近了，不再需要像SAS一样的面向连接的存储通信网络。相比于以前的AHCI、SAS等协议规范，NVMe规范是一种非常简化，面向新型存储介质的协议规范。

该规范的推出，将存储外设一下子拉到了处理器局部总线上，性能大为提升。并且主机和SSD处理器之间采用多队列的设计，适应了多核的发展趋势，每个处理器核与SSD之间可以采用独立的硬件Queue Pair进行数据交互。

但实际上，只是有NVMe架构还不够。纵观SSD发展，NVMe的出现虽然对接口标准和数据传输效率上得到了跨越式的提升，但是存储介质目前主流还是基于NANDFlash实现。那再往前发展，存储介质应该怎么发展呢？

▐ 答案是SCM(Storage Class Memory)。

SCM+NVMe

第五代存储的黄金搭档

SCM具备Persistent Memory介质和NVM(Non-Volatile Memory)介质特性。更重要的是SCM没有NAND Flash顺序写入和写前擦除的约束，操作过程更简单。

SCM介质的在寿命和数据保持能力方面的表现也远超NAND Flash。基于这些特点，业界普遍认为SCM会成为颠覆存储系统设计的新一代介质，并优先应用于性能和可靠性要求较高的场景。

Intel/Micron发布3DX(PRAM)之后，各大厂家都加大了SCM介质的投入，从上图可见，SCM目前的主要应用都是聚焦于填充SRAM和Storage之间的容量和性能GAP。

在写性能上，NVMe+SCM始终能保持高带宽低延时的优势，相较于NVMe Flash其延时能始终低于30us，远远低于Flash介质的100us，优势显而易见。相对于延时敏感性应用，SCM加持NVMe特性能稳定的保持高IO低延时的性能。

Intel Optane(傲腾)系列硬盘通过实践证明NVMe和SCM配对时才会显现更大的存储优势，那时数据存储将会迎来重大飞跃，NVMe的未来属于SCM。

在这里，就不能不提到戴尔易安信PowerMax。PowerMax重新定义了全闪存储，完美结合了“NVMe+SCM”这一“黄金搭档”，助力戴尔易安信引领第五代存储。

PowerMax凭什么是

第五代存储的实力担当

下面我们就来看看PowerMax的四大顶级实力：

PowerMax是存储阵列中的标杆

针对混合工作负载，PowerMax可提供最高1000万次IOPS（RRH8K）、150GB/s的带宽和290微秒的可预测的相应时间，从而实现了前所未有的性能级别。

它是为当前和未来的任务关键型应用程序而设计的真正的第0层存储，这些应用程序包括数据库和应用程序，以及实时分析，它们要求不折不扣的稳定运行时间和极低的IO响应延迟。

凭借每机架500万次IOPS和每单元（机架单元）12.5万次IOPS的读写速度，PowerMax 8000在企业阵列性能密度方面保持领先。它还支持开放系统与大型机的混合环境；PowerMax 2000作为新一代高端企业存储的入门级产品，以中端市场的经济性提供了丰富的数据服务和高可用性。

后端完全采用NVMe并将最终实现端到端NVMe

PowerMax凭借一种未来无忧的端到端NVMe多控制器体系结构提供了前所未有的高性能。推动实现更高级别性能的关键在于NVMe，相比SAS协议，它是为新闪存介质而设计的一种高性能协议。

NVMe的架构设计目标是利用现代多核CPU和固态硬盘的平行处理这一理念，以突破为普通硬盘驱动器设计的存储协议（基于SCSI的协议，如SAS）存在的限制。换言之，采用同样的NAND SSD闪盘介质，底层采用NVMe协议比采用SAS协议，在性能上有质的差别。

NVMe更大限度地提高了多控制器全闪存阵列的处理能力，而且更重要的是，它通过对存储类内存(SCM:Storage ClassMemory)的支持，为新一代介质技术的颠覆性创新敞开了大门。SCM将带来性能的数量级提升，以弥补闪存驱动器与易失性内存(DRAM)之间的性能差距。

PowerMax在技术上已完全支持基于NVMe的闪存，且SCM介质已在戴尔易安信的Roadmap上；当前，PowerMax的后端已完全采用NVMe协议及技术，下一个阶段将全面升级至NVMe over Fabric(NVMeoF)提供主机连接，相应的主机与SAN交换机只要配置支持NVMeoF的HBA卡与端口即可最终达到全面的端到端的NVMe架构。