多久才能通过下一代存储技术建立数据中心存储层

尽管SSD的价格有所下滑,但全闪存数据中心仍然十分罕见。Gartner公司预计,到2020年,四分之一数据中心将在主存储中使用全闪阵列,并且在某些情况下,全闪阵列的投资回报率可低于6个月。届时,您将不再使用SAS或SATA,而是通过PCIe的NVMe协议连接到服务器或存储阵列,或者使用RDMA或光纤通道的NVMe over Fabric(NVMf)架构。如Intel Optane这样的下一代非易失性存储也将会成为您的选择之一。

还要多久才能通过下一代存储技术建立数据中心存储层
多久才能通过下一代存储技术建立数据中心存储层

这些低延迟,低功耗的技术并不会直接取代硬盘驱动器,而是将为您提供高性能存储层来处理最高要求的工作负载。

此外,由于闪存的体积更小,功耗更低且散热成本低,因此对受空间和功率限制的数据中心来说,闪存似乎是绝佳的选择。而且闪存的活动部件很少,也不会受到冲击和振动的影响。虽然湿度过高是超大型云数据中心大多数磁盘驱动器发生故障的主要原因,但振动对磁盘的损害也是企业数据中心需要解决的一大难题。 这也使得SSD成为对新型数据中心极具吸引力的选择。

但是SSD无法得到普及的原因不仅在于其昂贵的价格,更是因为闪存阵列使用了重复数据删除和压缩的方式来降低原始的媒体成本。况且,使用高性能的闪存来处理应用程序的存储需要完成大量的集成工作。虽然您可以删除现有的过度配置和缓存层,以便在使用闪存时降低成本,但这却会改变数据中心的布局。随着存储性能的提高,网络系统将会成为数据中心发展的瓶颈。

另外,用于连接存储的SATA和SAS协议也是为磁带和硬盘驱动器而设计的,但却无法如闪存那样同时处理大量的I / O请求。随着闪存容量的增加,使用只能允许有限存储需求阵列的协议来连接SSD变得越来越低效。这就是为什么当前存储行业要转而使用NVMe和PCIe以获得更高的IOPS和吞吐量的原因。

Enterprise Storage的互联网数据中心研究总监Eric Burgener在采访中表示:“NVMe和SCSI之间的差异在于NVMe支持的平行度更高,这意味着NVMe和SCSI设备之间可能会有巨大的带宽差异(例如在密集的存储环境中)。NVMe是专门为闪存构建的,不具备处理旋转磁盘的功能,因此它更高效(这意味着您可以从存储资源中获得更多的资源)。 NVMe的延迟也较低,但延迟方面的差异(比12Gb SAS设备快200微秒)并不会产生其他瓶颈因素,从而不会对系统造成太大的影响。”

到目前为止,大多数NVMe SSD已能直接连接到服务器。 Burgener说:“在这种情况下,99%的NVMe都是由客户从零部件市场中购买而来的,而且客户会将所购得的NVMe放入拥有大量PCIe插槽的x86服务器中。”

许多存储供应商在缓存卡和阵列背板中使用了NVMe技术,其全闪存阵列也都“适用于NVMe”。 Pure Storage公司已经将NVMe缓存卡(定制为可热插拔)放在了FlashArray // M中,并且宣布将在FlashArray // X这一整个阵列的设备,控制器和背板中使用NVMe,以及专用的50 Gb / S RDMA over Converged Ethernet(RoCE)NVMe Fabric存储协议。 Pure公司宣布将会使用思科公司的UCS服务器和虚拟接口卡架构,而美光公司最近宣布将在SolidScale平台上使用Mellanox RoCE NVMe Fabric。

他预测说:“我认为,在接下来的三年中,将会有更多的阵列供应商使用NVMe缓存卡,NVMe背板,NVMe控制器,NVMe over fabric,以及所有的NVMe设备,” 已经拥有混合闪存阵列(如Dell EMC,HDS,HPE,IBM和NetApp)分层数据放置软件的供应商也可能会引入多层全闪存阵列,且开始使用带有SAS SSD的小型NVMe缓存; 虽然这些设备十分便宜,但是操作起来却很复杂。

Optane是英特尔与Micron开发的3D XPoint持久存储器 ,这是一种存储技术而不是闪存技术,此外,Optane 也开始利用PCIe技术成为直连式的SSD,并将随着容量的增加而使用阵列。在早期测试中,Optane在吞吐量和延迟方面与SSD相当,但是在维持负载方面要比SSD更胜一筹 – Intel声称即使进行大量写入,Optane读取延迟仍然很低。 Optane的读写耐力还远远优于NAND闪存,可以读取和写入单个字节,而不是闪存页面和硬盘驱动器的扇区。

英特尔NVM解决方案架构数据中心主管James Myers表示:“通过将Optane SSD作为高性能存储系统中的缓存层,基础架构团队能够将最繁重的OLTP数据库工作负载移动到简化的共享存储池中,且无需担心这些应用程序会被其他数据中心服务中断。”

起初,你可以把Optane当做SSD一样使用,或者把它当作稍慢的DRAM来处理。 您可以在Windows Server 2016,Azure Stack以及VMware vSAN中的直接存储空间中使用Optane SSD,而下一个版本的Windows Server将支持Optane SSD作为存储类内存。

但随着时间的流逝,Optane将会逐渐成为存储和内存相结合的技术。欧洲存储网络行业协会的Alex McDonald解释说:“我们不用做I / O(例如读取和写入4K块),而是应该在新的可寻址字节的永久存储器上对数据的字节进行加载和存储。我们需要一个新的编程模型,因为它不像常规的DRAM。您无法通过删除电源来清除它,因而大红色开关按键将无法奏效。 虽然Optane跟DRAM同样非常快速,但是Optane在电源关闭时不会丢失位。”

更多内容推荐:>>>联想努力推动其数据中心业务的发展