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尹微:擁抱高速介質的企業級存儲新技術

2018全球存儲半導體大會上,同有飛驥研發中心規劃管理部總監尹微發表了題為《擁抱高速介質的企業級存儲新技術》的主題演講。

圍繞推動企業級存儲創新的推動力,尹微進行了詳細的分析和梳理。他表示,現有的新應用和新負載帶來的是基于大數據的大數據。基于現有的原始數據產生新的數據即元數據,它會在任何時間任何地點產生,且持續運行,永遠是熱數據。企業對數據的全新需求,也勢必會推動存儲的變革。新應用,新架構和新的介質,推動著整個存儲行業架構的軟、硬件交替更新,從而推動了全閃存行業的發展。

此外,尹微還介紹了同有科技在高速介質方面的實踐。

同有飛驥研發中心規劃管理部總監尹微

以下為速記內容,未經演講人確認:

首先做一下自我介紹,本人是同有飛驥的研發總監,主要負責分布式存儲研發和云計算存儲研發。今天我為大家來介紹一下同有飛驥公司在擁抱高速介質這一塊的新技術研究。我特意沒在這里提到閃存,因為高速介質不僅局限于閃存,還有其他的介質。今天,我主要從三個方面進行介紹。

首先講一下企業級存儲的創新,存儲創新背后存在一些推動力,具體有哪些推動力呢?首先從介質上講,過去的很多年里,計算、網絡都經歷了快速的發展,比如CPU從很早以前幾百GB的頻率,發展到后面的3G、4G、多核,網絡也是從十GB發展到幾百GB。但我們存儲卻是一直被垢病的,在2011-2012年發生了巨大的變革,很多的初創存儲公司,在閃存的助力下,存儲有了很大的提升。最近一兩年,一個新的介質——SCM(Storage Class Memory)出現了。它又分為兩個派系,第一個派系是相變存儲,比如IBM的一個技術;另外一個就是英特爾和鎂光,他們合作研發了一款叫做3D Xpoint。

接下來,我首先為大家介紹所有這些介質的特點,以及我們做存儲系統要怎么用?

首先我們看傳統的旋轉型磁盤,這里有一些非常樂觀的參數,比如SAS是最新的3.0的參數,最小I/O的大小,隊列深度,延遲,IOPS,如果一直上電,也許3年就壞掉了。還有NAND閃存,到現在的3D NAND,我們看到其實有很大的提升,最小I/O單位變成了4K。我們知道很多時候IT的發展,往往是新舊變革的發展,所以意味著當一個新技術發生的時候,我們新的軟件硬件的升級,還要相應的去支持已有的技術。

SCM介質具體使用有兩種方式,第一做NVMe SSD,第二是NVRAM,他們的區別是,一個是4K字節訪問,還有一個1-2字節,從而決定了他們到底是做主存儲,還是內存。另外一個是DRAM,對存儲的要求主要是持續存儲。五年以前,國外初創公司主推NAND閃存,帶來了性能的快速提升。那么,最近兩年SCM的出現,將會帶來軟件的變革。這兩類的高速介質,將會推動我們企業級的存儲交替地進行硬件和軟件的相關更新。

剛才講的高速介質的第一推動力,第二推動力是網絡。

FC-NVMe和NVMe-Of為企業SAN端到端的賦予了全棧低延遲和高并行的特性。FC-NVMe有一個特點,它本身支持DMA直接內存訪問。直接在基于FC協議通道之上,再加上NVMe,可以幫助客戶保護現有投資,同時實現單個HBA同時支持NVMe和SCSI。2012年,也出現了類似的技術,比如思科推出的FCoE。

第二類是我們經常看到的NVMe Over Fabric,它也是一個基于RDMA的技術,也就是說它是一個基于以太網的技術。因此,在驅動方面有所欠缺,目前只針對Linux,而云環境是則基于Linux。最后,它還可以實現SCSI到NVMe的低延遲和高并行。

第三個分析,就是具體每一塊盤。目前現有的盤,大部分都是SAS或SATA通道的SSD。如果實現了PCIe接口之上,其潛能可以更快地發揮出來。

存儲位于整個IT系統的底層,包括網絡、計算,如何讓存儲更加重要,更加有價值呢?我們知道存儲的發展其實有很多全新的概念出現,如大數據、人工智能等。大數據這個概念2011年由麥肯錫提出,人工智能也是很多年就有。我的觀點是,現有的新應用和新負載帶來的是基于大數據的大數據。如今,以物聯網,社交網絡為代表的應用需求巨大,如果將他們轉換為代碼來看,可將他們分類為管理、操作、非結構化、AI Apps四類。這些數據都是基于現有的原始數據產生新的數據,不斷的產生新的數據,即元數據,它會在任何時間任何地點產生,而且一直在運行,永遠是熱數據。這些新的需求,也會推動存儲的變革。

下面我們看另外一個需求,以最近國內發生的安全時間為例來看,如果要做好中國人自己的存儲,一定要做好自己的自主可控。“自主可控”是一個生態,從閃存顆粒,到盤、主板,再到國產CPU、操作系統,再到網絡。如何做到完全國產化,我相信同有就是這個顛覆者和破局者,推動整個產業的發展。

下面,我為大家介紹同有科技在高速介質方面的實踐。首先,我們存儲支持閃存和SCM。閃存方面,我們支持NVMe SSD和NVRAM。如何應用呢?我們會在同一個存儲系統里面,把NVMe SSD主要用于海量數據的存儲,因為他的最小字節是4K;在處理需要以字節為單位的大數據時,我們會將它放在NVRAM里。

而針對這些介質,也勢必要做一些軟件上的創新,才可進行很好的支持,從而為應用服務。以上您看到的所有全閃存技術都已經產品化了。

此外,同有科技在高速介質方面還實現了端到端IO路徑優化,應用支持下沉,全國產研發落地。

最后,我們再看看同有科技真正落地的存儲產品有哪些剛才講到了高速介質,最終還是要用的,我們的全閃存分兩個產品系列。第一個是同有NetStor NCS全閃存陣列產品系列。既支持經典的工業接口FC、iSCSI、IB,也支持NVMe-oF接口RoCE, RoCEv2,iWARP。軟件方面,支持CPU多核心軟件優化,NVMe軟件棧優化。單個BBU最低時延低于200微秒 ,單個BBU可達400萬IOPS、15GBps帶寬。該產品具備了傳統的企業級的功能。

另外一個是同有的分布式產品,NetStor NCS10000閃存分布式產品系列。它支持多種先進的技術。它的分布式主要變現在:

  1. Active-Active iSCSI Target:解決了并行訪問的問題;
  2. 高性能文件并行訪問接口:每core可實現5萬IOPS;
  3. 億級小對象秒級檢索;
  4. 在線實時新增元數據(for AI);
  5. 驗證過的10億級小文件(4KB-40KB)實時處理。

所以說,閃存和SCM帶來的不僅僅硬件、介質或者是存儲參數上的變更,其實它解決了諸如大數據,時時AI,語音業務等以前無法解決的問題。有了新介質以后,我們從一些軟件架構和內核上進行修改,從而解決更多新的東西。這也是因為一些新應用,新架構和新的介質,推動著整個存儲行業架構的軟、硬件交替更新,從而推動了全閃存行業的發展。

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