當快閃記憶體成為大勢所趨,浪潮ZNS SSD如何靠創新站上C位?

伺服器頻道 發表於 2021-11-19

當快閃記憶體成為大勢所趨,浪潮ZNS SSD如何靠創新站上C位?

Social:一枚巴掌大的快閃記憶體盤,正在為賽博世界儲存記憶

背景:今天的主角,是一枚巴掌大的SSD快閃記憶體盤。相比人們廣為熟知的U盤,恐怕一百個人裡,99個沒有研究過企業級快閃記憶體盤,但成千上萬塊企業級快閃記憶體盤,卻或是鑲嵌在百度、騰訊、阿里、位元組跳動等網際網路巨擘的資料中心裡,或是承載著銀行、運營商、大科研工程等核心行業使用者的關鍵業務。可以說,企業級快閃記憶體盤,記錄並加速著整個數字時代。

正文:

浪潮儲存基於對新資料儲存的前瞻洞察,在快閃記憶體盤關鍵部件領域持續投入和創新。早在2019年浪潮就進入快閃記憶體領域併發布企業級NVMe SSD,時隔兩年再次推出新一代分割槽快閃記憶體盤——ZNS SSD,浪潮憑藉快速創新能力站上了企業級快閃記憶體領域的“C位”。

當快閃記憶體成為大勢所趨,浪潮ZNS SSD如何靠創新站上C位?

浪潮企業級快閃記憶體盤

ZNS SSD快閃記憶體盤 新技術集大成者

人類社會有個基本規律:每隔一段時間,會有一種東西出現,用來打破原有的平衡,形成新的平衡,這就是熵增定律。薛定諤曾經說過“生命以負熵為生”,愛丁頓爵士也表示熵增定律是自然界至高無上的原則。

這個定律在資料儲存領域也得到驗證。從結繩石刻、竹簡帛紙到磁帶磁碟,人類自誕生之日起就一直在探尋儲存資訊的方式。如今,快閃記憶體盤實現了對機械盤的全面超越,根據中國信通院釋出的《下一代資料儲存技術研究報告》,SSD快閃記憶體盤比機械盤效能高出1000倍以上、時延降低百倍、功耗降低70%,業界普遍認為快閃記憶體盤是儲存行業的發展方向。

在生機勃勃、高速發展的快閃記憶體盤領域,ZNS SSD無疑是融合Open Channel和NVMe2.0新技術的集大成者。一方面,ZNS SSD是在Open Channel SSD開放通道快閃記憶體盤基礎上發展而來的,因此它繼承了Open Channel SSD I/O分離、可預測性延遲等優勢。另一方面,ZNS協議將NVMe 2.0中的一部分進行了標準化處理,簡化了軟體架構,化解了Open Channel過於靈活發散、不利於規範化、標準化的難題,使得企業更加易於根據自身場景需求更加進行特定軟體開發。

浪潮資訊儲存產品經理宗崗崗表示,“相比普通SSD,新一代ZNS SSD具有三大優勢”。一是採用順序寫入方式大幅縮減了整盤的寫放大,提升了SSD使用壽命;二是NAND快閃記憶體顆粒控制機制對應用透明化,有效提升讀寫效能、降低了延遲;三是普通SSD儲存每TB數需要提供1GB預留空間作為FTL(Flash Translation Layer)快閃記憶體轉換層,這就好比每本字典需要留幾頁作為目錄,浪潮ZNS SSD基於順序寫入技術降低了整盤的預留空間需求。

當理想遇到現實 ZNS SSD技術門檻如何突破

像很多新技術一樣,儘管ZNS SSD具有諸多優勢,但擺在它面前的還有諸多挑戰,對企業的技術能力提出了更高要求。ZNS SSD把FTL從SSD內部遷移並開放給了上層的Host端,讓使用者可以根據自己需要靈活的擁有自己特定的FTL,但其軟體架構必須重新設計,對企業使用者的技術能力提出了更高的要求。

當對蓬勃發展的新技術迎面撞上骨感的現實,很多廠商會知難而退,但在浪潮資訊SSD產品總經理胡文鋒看來,這反而為浪潮儲存這樣的技術型廠商提供了創新和突破的空間。浪潮儲存能夠讓ZNS SSD標準更加規範、生態更加友好。由於其十分靈活的特性,國內一些廠商特別是公有云廠商對ZNS SSD非常感興趣,一些應用也在陸續落地,應用效果逐步展現。

浪潮ZNS SSD創新之道:基於場景做定製

ZNS儲存技術針對的是雲場景應用,適用於大容量空間儲存的資料,例如高清視訊、影像等。浪潮儲存SSD研發團隊與雲服務提供商緊密合作,對其軟體堆疊進行自上而下的優化,完成了業務適配和定製化SSD開發,實現了分割槽儲存,技術實力得到了使用者高度認可,滿足業務發展需求的同時,TCO總體擁有成本大幅降低,為企業帶來了可觀的經濟效益。

面對SSD盤價格居高不下的狀態,浪潮在國內率先推出了新一代ZNS SSD全新架構方案,在效能、容量、壽命、成本、易用性等方面實現了飛躍式提升。

當快閃記憶體成為大勢所趨,浪潮ZNS SSD如何靠創新站上C位?

浪潮ZNS SSD快閃記憶體盤IO測試結果

以一個8.5T容量的浪潮ZNS SSD與一個6.4T容量的普通SSD作為對照,以半隨機模式進行測試,測試流程如下:用應用軟體模擬2個順序寫入資料流,資料塊大小是128k,兩個資料流分別操作全盤各50%的容量,空盤開始執行測試,直至達到穩態。

測試結果顯示,浪潮ZNS SSD總頻寬穩定在3.2GB/s,而普通SSD總頻寬從3.2GB/s下降並穩定在0.8GB/s至1.1GB/s。對比普通SSD,浪潮ZNS SSD容量提升了33%,壽命延長了140%,效能超出210%;同時,每GB的成本下降了60%,整體TCO降低了24%。

浪潮:打造全球領先的自主品牌SSD

與國內很多廠商不同,浪潮是先有伺服器再有SSD。2020年浪潮伺服器在中國的市場份額超40%,使用的企業級SSD已經超過200萬片。浪潮企業級SSD不僅可以在浪潮伺服器、儲存、超融合產品中有大量應用,還可以適配支援過億表單的資料庫場景。

IDC預計到2023年有超過90%的資料將由機器產生,生成的資料總量將達到103 ZB,企業面臨三大挑戰:其一如何管理多樣化、離散化資料,其二需要平衡效能、密度和成本,其三如何通過軟硬體協同實現降本增效。以資料庫為例,浪潮儲存將云溪資料庫與ZNS SSD進行了聯調優化,把ZenFS作為後端儲存RocksDB的新型底層,將Zone對映到SST(Static Sorted Table,靜態排序表檔案),底層儲存介質ZNS SSD以Zone形式寫入資料,使得SSD寫放大降為1,壽命提升140%,成本大幅降低。

當快閃記憶體成為大勢所趨,浪潮ZNS SSD如何靠創新站上C位?

浪潮ZNS SSD與云溪資料庫進行聯調

同時,浪潮企業SSD還可以直接向行業使用者供貨,目前浪潮企業級SSD已經應用於通訊運營商、頂級公有云廠商以及金融等行業核心使用者場景。

不僅如此,浪潮SSD還助力浪潮分散式儲存、雲海虛擬化產品在國際基準效能測試中重新整理紀錄。今年7月,浪潮企業級SSD助力浪潮分散式儲存在SPC-1測評中獲得全球第一,隨後在8月份,採用浪潮SSDD的浪潮雲海虛擬化InCloud Rail獲得SPECVirt全球第一。“未來隨著雲、大資料、AI等新技術發展,海量非結構化資料爆發,浪潮企業級SSD會迎來更廣闊的應用空間”,宗崗崗表示。

當快閃記憶體成為大勢所趨,浪潮ZNS SSD如何靠創新站上C位?

浪潮SSD助力浪潮分散式儲存奪得 SPC-1效能全球第一

浪潮儲存基於“雲存智用 運籌新資料”理念,在發力分散式儲存和全快閃記憶體儲兩大儲存平臺之外,不斷推出更高效能、更大容量的SSD固態盤,實現從儲存部件到儲存系統的全面創新,加速企業數字化轉型。

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