從設計上下功夫——「辣條型」SSD掀起一波新風潮

再見了，專為圓形碟片設計的寬盒子！

英特爾與三星公司已經各自推出「尺狀」外形的固態磁碟，其長度大於標準的2.5英寸磁碟，而且容量也更為可觀。然而，市場對此類產品的接納度卻一直不夠理想。Supermicro公司也在推出自己採用尺狀SSD的伺服器，但響應者同樣寥寥。

為什麼會這樣？是不是說這種高瘦型設計存在弊端？帶著這些問題，我們請教了451公司高級分析師Steven Hill，請他就這種新外觀以及市場響應作出評論。

英特爾公司的「尺狀」SSD。

簡要回顧：英特爾公司推出的尺狀SSD長度為325.35毫米，寬度為9.5毫米，高度則為38.6毫米。2U機架式機箱正面可接入32塊此種SSD。晶元巨頭將此稱為企業與數據中心存儲外形（簡稱EDSFF）。

Supermicro公司在伺服器當中使用36塊三星NGSFF驅動器。

三星的迷你尺狀NGSFF（即下一代小外形）驅動器為110毫米長、30.5毫米寬以及4.38毫米高，在2U機箱中能夠接入36塊。

三星NGSFF驅動卡。

Hill認為，尺狀驅動器外形的實際應用包含兩上需要考慮的問題：這種外形本身，以及NVMe訪問協議。

記者:在容量、空間密度以及能源效率訪友，您認為這些外形與現有2.5英寸驅動器外形有何區別？

Steven Hill:業界一定會發布新的快閃記憶體外形方案，這只是時間問題。此項技術使其迎來了一種全新的存儲外形，即為快閃記憶體資源提供一種窄且長的存儲模塊選項，而不再局限於在矩形設備內安裝圓形碟片這一固有低效設計思路。

容量水平將隨著下一代快閃記憶體晶元的出現而提升，但快閃記憶體容量的大幅增加也在發熱量管理與功耗水平方面帶來了一系列新挑戰。

目前的高性能大容量快閃記憶體設備在功耗上可能與傳統磁碟非常相似，這主要是由於廠商需要增加內置處理能力以抵消模塊容量上漲所帶來的性能下降。

快閃記憶體製造商最終有可能採取兩層式解決方法：提供速度更慢，但能耗更低的快閃記憶體資源; 或者提供速度更快，但容量更低的高性能存儲模塊。當然，這只是我個人的猜想。實際上，廠商沒有理由以「一刀切」的方式硬性劃分快閃記憶體模塊的容量/效率/性能水平。

記者:您覺得這種新的快閃記憶體外形是否適用於JBOF、存儲陣列、超融合系統以及/或者普通伺服器？

Steven Hill:這是個非常好的問題。簡而言之，其應該適用於以上所有用途，但仍需要一些時間進行過渡。

事實證明，快閃記憶體在企業級應用當中的彈性要遠遠超出人們的預期，所以沒有什麼特別的理由（除了成本）會阻礙快閃記憶體存儲最終超越傳統磁碟的腳步。

當然，保持向下兼容性一直是存儲產品所面臨的一大問題，因此基於SAS介面的快閃記憶體驅動器成為直接取代企業級磁碟的最低標準。SAS以抽象方式處理帶內信息傳遞與管理，而NVMe也正在開發相關技術以解決這一難題。

SAS已經擁有十年的企業級應用經歷，並在傳統陣列模式下運行良好; 不過NVMe能夠繞過傳統存儲模型而直接接入PCIe。這將帶來巨大的原始性能提升，但除此之外，企業應用環境還需要考慮可靠性、數據保護以及管理能力等諸多因素。根據目前已經發布的第四代24 Gbit每秒SAS公告，在進行設備級性能比較時，原始帶寬已經不再是決定一切的根本。

JBOF的實現難度最低，不過我認為更大的挑戰在於如何充分發揮1U伺服器的空間，從而為其提供PB級別的強勁速度表現。

記者: 是否存在傳輸帶寬問題？

Steven Hill:提供可觀的內部存儲傳輸帶寬當然非常重要，但需要考慮的是，1U或者2U伺服器所能提供的實際存儲容量本來就不是很大。我們可以輕鬆判斷該選擇陣列還是SDS應用，但將其速度與容量標準擴展到外部客戶處則是完全不同的另一個問題。

舉例來說，英特爾公司的設計方案顯示，1U伺服器中接入32塊NVMe尺狀模塊需要使用至少128條PCIe通道才能實現驅動器互連，其在讀取時單一模塊的速度至少能夠達到每秒2 GB。這在理論上能夠實現每秒64 GB讀取速率; 或者說單一1U伺服器內將實現512 Gbps內部存儲傳輸帶寬。

這樣的結果確實令人印象深刻，但如果我們無法將這樣的性能從機箱之內轉移出來，那麼一切都將毫無意義。這也堅定了我的信念，即我們需要重新考量存儲空間的設計方向，從而充分發揮這些新型快閃記憶體技術的潛能。

記者:您能具體解釋一下嗎？

Steven Hill: 根據我了解到的情況，評估存儲資源的一大關鍵在於「追趕瓶頸」，因為瓶頸會根據組件、系統以及應用等因素的變化而到處移動。擁有這種容量與性能水平的企業級存儲方案為了解決此項難題，往往選擇添加一個新的層——戴爾-EMC發布的DSSD就採取了這種解決思路。

我們認為，基於快閃記憶體的存儲方案——特別是NVMe技術，將最終給企業級存儲創造一個歷史性轉折點。NVMe的速度與容量水平絕對不容忽視，但就目前來講，NVMe生態系統對於企業級應用而言並不完整，也還沒有經過充分驗證。

記者: 具體來講，您認為英特爾的尺狀外形在伺服器上扮演著怎樣的角色？三星的迷你尺狀外形又如何？

Steven Hill:很明顯，即使是目前能夠買到的價格最便宜的、最為粗糙的PCIe/NVMe消費級驅動器，速度也同樣可以達到任何企業級傳統磁碟的數倍——甚至優於傳統陣列。因此NVMe的廣泛普及可以說是一種必然的趨勢。

其中的挑戰在於如何將NVMe應用於PCIe，同時提供與SAS技術相對等的熱挺拔與錯誤處理能力。儘管PCIe在理論上能夠實現熱插拔，但與PCIe最初設計中的使用場景相比，我們在實際運行這類持久性存儲設備時，最常見的移除與更換方法仍然需要在BIOS、驅動程序、操作系統以及應用程序層面作出更多協調——而無法僅僅拔下PCIe。

另外，外部化NVMe擁有兩種物理標準也並不令人驚訝，畢竟二者都擁有明確的自身價值。

根據初始信息，這兩種模式在技術層面皆具備出色的適用性，因此二者的主要區別實際上體現在存儲容量與物理伺服器空間方面。

英特爾尺狀模塊基於EDSFF設計，在物理角度看擁有兩倍於三星NGSFF模塊的長度。這意味著前者幾乎能夠保證實現引腳兼容，且不存在潛在的互操作性衝突。

英特爾公司的設計可能擁有更為長遠的意義，因為NVMe作為一種高容量解決方案進一步向外擴展。但目前企業級快閃記憶體的關注重點仍然體現在性能層面，因此從容量的角度來看，三星公司的小型模塊可能也同樣夠用，且需要佔用的伺服器空間更低。

我們已經看到了以云為中心的1U設計方案，其利用極長的內部NVMe存儲模塊並通過100 Gbit乙太網實現連接——但這些設計都針對雲規模操作進行了優化。同樣的，基於快閃記憶體的容量層模式才剛剛開始出現。

記者:您如何看待三星公司在其迷你尺狀SSD上實現對象存儲能力？您是否願意使用這類產品？

Steven Hill:我們最近一直在思考這個問題，說老實話，這個問題其實挺難回答。

對象存儲是我們目前所要涵蓋的關鍵性領域之一，我個人在一定程度上其實很喜歡將對象與IP功能引入獨立存儲設備的想法。但必須承認的是，將這些功能引入全部驅動器其實並沒有多大的必要性或者現實意義。

在我當初看到像希捷Kintetic驅動器這樣的設計概念時，我覺得對象抽象並不適合被引入設備層面，因為企業級對象與SDS系統在設計目標上主要專註於利用並保護無狀態存儲設備。然而，新的功能必要要求新的技術加以配合，因此我們將在大容量快閃記憶體模塊這一歷史背景之下重新審視其經濟效應的具體變化。

接下來是LightNVM以及CNEXLabs等公司推出的「Open Channel」固態驅動器，他們認為就連快閃記憶體 轉換層（簡稱FTL）也沒必要在NVMe模塊上實現。

他們認為應該讓軟體處理一切，包括物理NAND晶元自身內的直接放置與移動。必須承認 ，其在某些特定工作負載來說確實擁有實際意義，但我認為這種作法同樣也會令原始性能水平超出設備層級單一FTL所能提供的硬體彈性標準。

此後，基於設備的對象與Open Channel SSD在很大程度上依賴於乙太網網路，這也對移動瓶頸產生了影響，並有可能引發另一大顯著問題——在共享網路之上對QOS、安全以及資源的爭用。

評論意見

尺狀與迷你尺狀SSD外形的採用與NVMe協議同SAS間日益縮小的成熟度差距密不可分。畢竟SAS在速度上無法與NVMe相提並論，也無法直接接入PCIe北至。

然而，使用SAS的伺服器及存儲系統仍然擁有雙埠以及熱插拔支持等企業級功能。除非NVMe獲得類似的功能，否則其普及度將始終受到限制。

儘管24 Gb每秒SAS協議即將推出，但人們仍普遍認為尺狀與迷你尺狀驅動器外形還是會採用NVMe訪問機制。而考慮到NVMe存在上述功能缺失，這兩類新型快閃記憶體存儲選項的採用速度也將因此放緩。

這也許恰恰解釋了為什麼各大主流伺服器與存儲陣列廠商一直對這種新的快閃記憶體模塊形式採取觀望態度。其次，為什麼只有英特爾與三星兩家廠商在開發這種新的外形方案？可能是因為其它SSD供應商正在等待，並希望在形勢明朗之後再決定是否、何時或者如何投身於其中。

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