數據存儲技術的進步

隨著企業尋求創新方法來管理不斷增加的數據量，當今的技術使他們能夠從存儲解決方案中獲得更多收益。

作者廖路易斯 | 2022 年 11 月 14 日 | 全部, 企業

數據是當今企業擁有的最重要的資產之一。組織正在創建和收集比以往更多的信息，這給存儲、管理、訪問和分析信息帶來了挑戰。

幸運的是，隨著企業不斷發展並看到數據量不斷擴大的潛在好處，技術也在不斷發展，使得管理數據的大量新工具成為可能。

在本文中，我們將了解一些正在改變和改進企業數據處理方式的創新。

分區命名空間 SSD

基於 NAND 閃存的固態硬盤 (SSD) 是許多企業存儲生態系統的關鍵組件。當然，NAND 閃存和 SSD 技術多年來一直在進步，一些 SSD 的原始架構無法提供當今技術所實現的改進性能。

例如，基於 NAND 閃存的 SSD 中的閃存塊僅限於有限的寫入次數。數據還必須按順序寫入閃存塊中，如果擦除特定塊中的任何數據，則必須先擦除整個塊，然後才能在其上寫入新數據。這些功能由位於 SSD 控制器中的閃存轉換層 (FTL) 管理，該層採用設備端寫入放大、預留空間、DRAM 和間接尋址來將 SSD 存儲塊與主機對齊。雖然這些操作允許 SSD 將數據存儲在任何閃存塊中，但它們也會帶來負面影響：更高的寫入放大、增加的預留空間、降低的吞吐量和更高的延遲。

由於分區命名空間 (ZNS)，這一切都將發生改變。 ZNS 由 NVMe 技術工作組開發並於 2020 年發布，是一項行業標準，可以更有效地將 SSD 的內部工作原理與主機保持一致。

來源： NMVexpress.org

應用程序接管該控制權，而不是由主機設備控制將數據放入 SSD 內存塊。數據被寫入與介質更有效地對齊的區域，這有助於消除間接開銷、過度配置以及 SSD 控制器用於高效寫入數據的所有其他操作。

通過消除傳統 SSD 控制器使用的所有小技巧，ZNS SSD 提高了吞吐量、延遲和 SSD 壽命。據一些專家稱，它們還可以增加驅動器的可用容量，最多可達 20%。

計算快速鏈路 (CXL)

企業需要超快的數據處理速度和先進的服務器性能。除了這些需求之外，對允許組織跨多種不同設備類型和內存類別進行加載存儲的解決方案的需求也在不斷增長。

考慮一下：當今的許多服務器，尤其是超大規模服務器，都包含帶有自己的板載內存的組件。除了連接到主機處理器的主內存之外，還可能有智能網卡、GPU 和存儲 SSD。這些設備的內存緩存通常未得到充分利用，有些甚至利用率很高。這意味著在整個系統中，有大量內存處於閒置狀態。將所有未使用的內存乘以數千台服務器，就會變得非常重要。這些緩存通常無法交互，除非它們有連接它們的工具。

這就是 Compute Express Link (CXL) 的用武之地。CXL 是一種標準化的緩存一致性互連，允許組織將所有這些內存緩存連接在一起，以便更有效地使用它們。該互連器將利用 PCIe Gen5 接口，組織可以選擇使用 CXL 或 PCIe 協議。

使用 CXL 可以提高利用率，這意味著組織可以從現有內存中獲得更多收益。緩存一致性和內存資源共享有助於提高系統性能並降低基礎設施複雜性。

NVMe over Fabrics (NVMe-oF)

隨著時間的推移，存儲區域網絡 (SAN) 的傳輸協議已經發生了顯著的發展。人們開發了不同的協議來連接基於 HDD 的 SAN，例如 iSCSI、串行連接 SCSI (SAS) 和光纖通道協議 (FCP)。這些協議為 HDD 提供了足夠的性能，但對於 SSD 來說還不夠。當HDD更換為SSD後，HDD瓶頸被消除後，協議就成為了瓶頸。基於 NAND 閃存的存儲需要更多的東西來幫助組織獲得該技術的所有優勢。

NVMe over Fabric (NVMe-oF) 將 NVMe 擴展到 InfiniBand、光纖通道和以太網等結構上。它封裝 NVMe 命令並通過存儲網絡結構傳輸膠囊。借助這項技術，組織可以在本地和通過 SAN 訪問數據，比通過傳統協議更有效。

通過通過以太網和光纖通道等網絡提供高速無損數據傳輸，NVMe-oF 在服務器和存儲之間提供更有效的連接，並且還可以更有效地利用 CPU 資源。使用 NVMe-oF，組織可以享受低延遲、高性能的存儲，該存儲與服務器分離並作為單個共享池進行管理。這意味著 IT 可以比以往更精細、更靈活地配置存儲資源。

單根 I/O 虛擬化 (SR-IOV)

虛擬化已經成為企業計算非常重要的一部分。除了提高服務器利用率之外，它還可以幫助組織減少數據中心對物理硬件的需求。

單根 I/O 虛擬化 (SR-IOV) 規範通過使存儲 SSD 等設備能夠跨各種虛擬服務器分離和隔離 PCIe 資源來幫助虛擬化。在此開發之前，與多個虛擬機 (VM) 共享資源的 SSD 會出現性能下降，因為 VM 管理器啟用共享的進程會產生 I/O 瓶頸。

SR-IOV 可以消除 VM 管理器管理資源共享的需要。相反，SSD 控制器等 PCIe 設備可以接管該功能。由於管理器組件不再需要處理該操作，因此性能得到優化，甚至可以接近裸機服務器提供的性能水平。

群聯如何提供幫助

作為第一家推出 PCIe Gen4x4 NVMe SSD 解決方案的公司，Phison 是為帶寬需求大的應用程序提供高性能計算的行業領導者。在開發這些解決方案的過程中，群聯正在幫助創建滿足未來對更快、更好的數字體驗的需求的功能：

- - 隨著數據傳輸速度的提高，群聯可為客戶提供定制的 PCIe Gen5 SSD 平台，以在其應用中實現最佳性能。
  - Phison 目前正在開發 ZNS SSD 並致力於實現客戶所需的高性能、服務質量和效率。
  - 由於 SR-IOV 允許多個主機訪問單個 SSD 設備，因此每個主機的流量可能會相互干擾。群聯專有的多功能服務質量 (MFQoS) 可以控制該流量並保持每個主機的傳輸速度一致，從而實現更快的響應時間和出色的 QoS。
  - 群聯電子持續大力投入研發創建與新興技術相一致的 SSD 解決方案，並確保其產品面向未來並準備好為未來的創新提供動力。