数据存储技术的进步

随着企业寻求创新方法来管理不断增加的数据量，当今的技术使他们能够从存储解决方案中获得更多收益。

作者廖路易斯 | 2022 年 11 月 14 日 | 全部, 企业

数据是当今企业拥有的最重要的资产之一。组织正在创建和收集比以往更多的信息，这给存储、管理、访问和分析信息带来了挑战。

幸运的是，随着企业不断发展并看到数据量不断扩大的潜在好处，技术也在不断发展，使得管理数据的大量新工具成为可能。

在本文中，我们将了解一些正在改变和改进企业数据处理方式的创新。

分区命名空间 SSD

基于 NAND 闪存的固态硬盘 (SSD) 是许多企业存储生态系统的关键组件。当然，NAND 闪存和 SSD 技术多年来一直在进步，一些 SSD 的原始架构无法提供当今技术所实现的改进性能。

例如，基于 NAND 闪存的 SSD 中的闪存块仅限于有限的写入次数。数据还必须按顺序写入闪存块中，如果擦除特定块中的任何数据，则必须先擦除整个块，然后才能在其上写入新数据。这些功能由位于 SSD 控制器中的闪存转换层 (FTL) 管理，该层采用设备端写入放大、预留空间、DRAM 和间接寻址来将 SSD 存储块与主机对齐。虽然这些操作允许 SSD 将数据存储在任何闪存块中，但它们也会带来负面影响：更高的写入放大、增加的预留空间、降低的吞吐量和更高的延迟。

由于分区命名空间 (ZNS)，这一切都将发生改变。 ZNS 由 NVMe 技术工作组开发并于 2020 年发布，是一项行业标准，可以更有效地将 SSD 的内部工作原理与主机保持一致。

来源： NMVexpress.org

应用程序接管该控制权，而不是由主机设备控制将数据放入 SSD 内存块。数据被写入与介质更有效地对齐的区域，这有助于消除间接开销、过度配置以及 SSD 控制器用于高效写入数据的所有其他操作。

通过消除传统 SSD 控制器使用的所有小技巧，ZNS SSD 提高了吞吐量、延迟和 SSD 寿命。据一些专家称，它们还可以增加驱动器的可用容量，最多可达 20%。

计算快速链路 (CXL)

企业需要超快的数据处理速度和先进的服务器性能。除了这些需求之外，对允许组织跨多种不同设备类型和内存类别进行加载存储的解决方案的需求也在不断增长。

考虑一下：当今的许多服务器，尤其是超大规模服务器，都包含带有自己的板载内存的组件。除了连接到主机处理器的主内存之外，还可能有智能网卡、GPU 和存储 SSD。这些设备的内存缓存通常未得到充分利用，有些甚至利用率很高。这意味着在整个系统中，有大量内存处于闲置状态。将所有未使用的内存乘以数千台服务器，就会变得非常重要。这些缓存通常无法交互，除非它们有连接它们的工具。

这就是 Compute Express Link (CXL) 的用武之地。CXL 是一种标准化的缓存一致性互连，允许组织将所有这些内存缓存连接在一起，以便更有效地使用它们。该互连器将利用 PCIe Gen5 接口，组织可以选择使用 CXL 或 PCIe 协议。

使用 CXL 可以提高利用率，这意味着组织可以从现有内存中获得更多收益。缓存一致性和内存资源共享有助于提高系统性能并降低基础设施复杂性。

NVMe over Fabrics (NVMe-oF)

随着时间的推移，存储区域网络 (SAN) 的传输协议已经发生了显着的发展。人们开发了不同的协议来连接基于 HDD 的 SAN，例如 iSCSI、串行连接 SCSI (SAS) 和光纤通道协议 (FCP)。这些协议为 HDD 提供了足够的性能，但对于 SSD 来说还不够。当HDD更换为SSD后，HDD瓶颈被消除后，协议就成为了瓶颈。基于 NAND 闪存的存储需要更多的东西来帮助组织获得该技术的所有优势。

NVMe over Fabric (NVMe-oF) 将 NVMe 扩展到 InfiniBand、光纤通道和以太网等结构上。它封装 NVMe 命令并通过存储网络结构传输胶囊。借助这项技术，组织可以在本地和通过 SAN 访问数据，比通过传统协议更有效。

通过通过以太网和光纤通道等网络提供高速无损数据传输，NVMe-oF 在服务器和存储之间提供更有效的连接，并且还可以更有效地利用 CPU 资源。使用 NVMe-oF，组织可以享受低延迟、高性能的存储，该存储与服务器分离并作为单个共享池进行管理。这意味着 IT 可以比以往更精细、更灵活地配置存储资源。

单根 I/O 虚拟化 (SR-IOV)

虚拟化已经成为企业计算非常重要的一部分。除了提高服务器利用率之外，它还可以帮助组织减少数据中心对物理硬件的需求。

单根 I/O 虚拟化 (SR-IOV) 规范通过使存储 SSD 等设备能够跨各种虚拟服务器分离和隔离 PCIe 资源来帮助虚拟化。在此开发之前，与多个虚拟机 (VM) 共享资源的 SSD 会出现性能下降，因为 VM 管理器启用共享的进程会产生 I/O 瓶颈。

SR-IOV 可以消除 VM 管理器管理资源共享的需要。相反，SSD 控制器等 PCIe 设备可以接管该功能。由于管理器组件不再需要处理该操作，因此性能得到优化，甚至可以接近裸机服务器提供的性能水平。

群联如何提供帮助

作为第一家推出 PCIe Gen4x4 NVMe SSD 解决方案的公司，Phison 是为带宽需求大的应用程序提供高性能计算的行业领导者。在开发这些解决方案的过程中，群联正在帮助创建满足未来对更快、更好的数字体验的需求的功能：

- - 随着数据传输速度的提高，群联可为客户提供定制的 PCIe Gen5 SSD 平台，以在其应用中实现最佳性能。
  - Phison 目前正在开发 ZNS SSD 并致力于实现客户所需的高性能、服务质量和效率。
  - 由于 SR-IOV 允许多个主机访问单个 SSD 设备，因此每个主机的流量可能会相互干扰。群联专有的多功能服务质量 (MFQoS) 可以控制该流量并保持每个主机的传输速度一致，从而实现更快的响应时间和出色的 QoS。
  - 群联电子持续大力投入研发创建与新兴技术相一致的 SSD 解决方案，并确保其产品面向未来并准备好为未来的创新提供动力。