摘要：

采用諸如NVMe和基于內(nèi)存總線的閃存DIMM等協(xié)議有助于閃存存儲(chǔ)設(shè)備滿足企業(yè)最苛刻的用例。

高性能存儲(chǔ)系統(tǒng)已經(jīng)在企業(yè)中采用在一段時(shí)間了。在20世紀(jì)90年代，這些系統(tǒng)是基于DRAM的，主要用于加速面向事務(wù)的數(shù)據(jù)庫。。這些系統(tǒng)的費(fèi)用使他們難以自圓其說，并限制了他們的應(yīng)用程序，大量的性能加速將使組織花費(fèi)更多的費(fèi)用。

時(shí)代已經(jīng)改變。隨著成本下降，高性能閃存數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)變得更加容易理解，將其轉(zhuǎn)移到企業(yè)中并擴(kuò)大其采用。如今，閃存正在以每GB的價(jià)格不斷降低，因此，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)用例再次發(fā)生變化。

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閃存成為主力

企業(yè)以前只能部署閃存數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)，如動(dòng)態(tài)RAM(DRAM)內(nèi)存，用于利用其性能的應(yīng)用程序。但是閃存現(xiàn)在是主要數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的媒介。任何能夠使用主存儲(chǔ)器的應(yīng)用程序或數(shù)據(jù)集也可以使用閃存。

閃存采用的下一個(gè)步驟將推動(dòng)技術(shù)向三個(gè)方向發(fā)展。最令人驚訝的是進(jìn)入二級(jí)存儲(chǔ)，如歸檔和備份。另一個(gè)是比現(xiàn)在可用的存儲(chǔ)具有更快的性能。第三種是將閃存作為DRAM內(nèi)存的替代品。

閃存用于二次存儲(chǔ)

五年前，在二次存儲(chǔ)系統(tǒng)中使用閃存很罕見，因?yàn)槠鋬r(jià)格高昂。隨著價(jià)格的持續(xù)下滑和存儲(chǔ)密度的增加，這一變化正在改變，存儲(chǔ)系統(tǒng)供應(yīng)商可以在2U到3U的封裝中提供PB級(jí)的存儲(chǔ)容量。隨著更多的數(shù)據(jù)中心建設(shè)和供電的成本越來越具有挑戰(zhàn)性，將更多的容量壓縮到同一空間的想法變得更加讓人信服，即使它更昂貴一些。

同時(shí)，二級(jí)存儲(chǔ)服務(wù)的市場(chǎng)上的性能優(yōu)勢(shì)也不會(huì)丟失。一個(gè)可以將其所有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在閃存上的大型數(shù)據(jù)分析項(xiàng)目可以在更廣泛的數(shù)據(jù)集中快速生成結(jié)果。一個(gè)擁有多年價(jià)值信息的存檔幾乎可以立即響應(yīng)數(shù)據(jù)請(qǐng)求，這很難抗拒，特別是在一個(gè)充滿不耐煩的用戶的世界中。

這種對(duì)不可預(yù)測(cè)的訪問請(qǐng)求進(jìn)行即時(shí)響應(yīng)的能力對(duì)于媒體和娛樂等行業(yè)至關(guān)重要，這些行業(yè)曾經(jīng)將其內(nèi)容分發(fā)到無限數(shù)量的目的地，不管他們是否愿意。它現(xiàn)在是一個(gè)幾乎完全按需操作的行業(yè)，等待特定用戶請(qǐng)求一個(gè)內(nèi)容，那就是Netflix。

磁帶和硬盤還有未來嗎?

隨著閃存繼續(xù)在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)行業(yè)中占據(jù)主導(dǎo)地位，人們不得不懷疑硬盤和磁帶系統(tǒng)在現(xiàn)代數(shù)據(jù)中心中的位置。在這兩種技術(shù)中，磁帶可能將會(huì)持續(xù)。

磁帶具有一些獨(dú)特的性能：忽略每千兆字節(jié)的成本，磁帶設(shè)計(jì)為脫機(jī)。在這個(gè)完全相互聯(lián)系的世界中，數(shù)據(jù)遭到黑客的不斷攻擊，斷開連接的副本不受這些攻擊的影響。

磁帶是便攜式的。其每盒具有高容量，下一代可達(dá)到32TB，其堅(jiān)固耐用的結(jié)構(gòu)意味著整個(gè)數(shù)據(jù)中心可以通過卡車運(yùn)輸，其速度超過最快的廣域網(wǎng)連接的帶寬。

基于硬盤的系統(tǒng)更容易受到攻擊，特別是隨著每個(gè)閃存設(shè)備的密度增加。雖然有10TB硬盤可用，20TB硬盤也即將推出，但預(yù)計(jì)32TB閃存數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備將會(huì)更早推出。另外，為了獲得這些硬盤容量，硬盤驅(qū)動(dòng)器供應(yīng)商不得不以數(shù)據(jù)寫入和讀取的方式之間進(jìn)行妥協(xié)。而硬盤驅(qū)動(dòng)器并不是為脫機(jī)而設(shè)計(jì)，并不像磁帶介質(zhì)那樣可以便攜。

硬盤驅(qū)動(dòng)器在每GB方面仍然比閃存更具有優(yōu)勢(shì)，并且磁帶比硬盤和閃盤這二者在容量方面都有優(yōu)勢(shì)。有理由相信，閃存將繼續(xù)縮小這個(gè)差距。如果每GB字節(jié)的價(jià)格是硬盤擁有的唯一優(yōu)勢(shì)，則該技術(shù)顯然有淘汰的風(fēng)險(xiǎn)。

閃存數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的另一個(gè)令人驚奇的用例是備份和數(shù)據(jù)保護(hù)。備份軟件產(chǎn)品依賴于其數(shù)據(jù)庫，其跟蹤各種元數(shù)據(jù)。閃存的速度允許它更快地添加數(shù)據(jù)，并立即響應(yīng)用戶搜索請(qǐng)求。但數(shù)據(jù)保護(hù)的重大轉(zhuǎn)變是恢復(fù)到位。大多數(shù)備份應(yīng)用程序可以直接在備份目標(biāo)上托管虛擬機(jī)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。突然間，備份存儲(chǔ)剛剛成為主存儲(chǔ)。如果那個(gè)主存儲(chǔ)器充滿了高容量，壓縮和重復(fù)數(shù)據(jù)刪除的硬盤，那么數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的性能將是一個(gè)問題。這迫使一些供應(yīng)商關(guān)閉這些功能，以防客戶想要使用恢復(fù)就緒功能。

基于閃存的備份存儲(chǔ)系統(tǒng)使恢復(fù)成為可以在滿足用戶期望的性能點(diǎn)將應(yīng)用程序返回到服務(wù)的可行方法。請(qǐng)記住，在故障之前，這些用戶已經(jīng)習(xí)慣了主存儲(chǔ)系統(tǒng)中的閃存性能。即使在恢復(fù)狀態(tài)下，他們也可能不愿意妥協(xié)。

高性能的閃存

與閃存系統(tǒng)速度一樣快，有些應(yīng)用程序可以使用更多的速度。此外，閃存提供給企業(yè)的超額業(yè)績(jī)可能很短暫。最終，應(yīng)用程序開發(fā)人員將趕上并創(chuàng)建需要比當(dāng)前閃存系統(tǒng)提供更多性能的應(yīng)用程序。

圍繞閃存實(shí)現(xiàn)的大多數(shù)性能問題與媒體本身的包圍有關(guān)。對(duì)于基于閃存的存儲(chǔ)系統(tǒng)，人們正在談?wù)撻W存介質(zhì)和運(yùn)行存儲(chǔ)軟件的內(nèi)部CPU之間的內(nèi)部連接。這些連接之間的延遲和軟件的質(zhì)量是巨大的挑戰(zhàn)。

閃存正在從更昂貴但更快速的硬盤替代方案演變成為系統(tǒng)內(nèi)存的較慢但較便宜的替代方案。

數(shù)據(jù)存儲(chǔ)行業(yè)開發(fā)的非易失性存儲(chǔ)器(NVMe)專門解決了這個(gè)問題。NVMe是存儲(chǔ)協(xié)議的下一步，使操作軟件能夠與媒介對(duì)話。它專為閃存設(shè)計(jì)，而其替代的SCSI協(xié)議是在硬盤時(shí)代設(shè)計(jì)的。

NVMe協(xié)議減少了SCSI堆棧中不必要的開銷。它支持比標(biāo)準(zhǔn)SCSI更多的隊(duì)列，將隊(duì)列數(shù)量從傳統(tǒng)高級(jí)主機(jī)控制器接口(AHCI)支持的隊(duì)列數(shù)增加到64,000。每個(gè)NVMe隊(duì)列還可以支持64,000個(gè)命令，而不是AHCI在其單個(gè)隊(duì)列中支持的32個(gè)命令。此外，NVMe協(xié)議可以比標(biāo)準(zhǔn)SCSI可以實(shí)施更多的每CPU周期。

在某些時(shí)候，數(shù)據(jù)必須離開存儲(chǔ)系統(tǒng)，并與訪問其應(yīng)用程序進(jìn)行通信。這是延遲降低至關(guān)重要的另一個(gè)領(lǐng)域，NVMe通過光纖通道支持NVMe，并在光纖通道(FC)和以太網(wǎng)上工作。如今，iSCSI和FC協(xié)議傳輸SCSI。這意味著無論從帶寬的角度看，它們的速度有多快，它們都受到SCSI單線程的影響。NVMe允許他們利用更多的隊(duì)列和命令，基本上優(yōu)化這些更快的網(wǎng)絡(luò)。

閃存作為內(nèi)存

閃存的使用壽命更高，可以更快速地替代硬盤?，F(xiàn)在，它已經(jīng)準(zhǔn)備好發(fā)展成為系統(tǒng)RAM的一種較慢但成本更低的替代方案。內(nèi)存數(shù)據(jù)庫，大數(shù)據(jù)分析處理以及高度密集的虛擬化和集中化環(huán)境驅(qū)動(dòng)了服務(wù)器中RAM的需求。問題是RAM價(jià)格是昂貴的，大多數(shù)服務(wù)器對(duì)IT部門每個(gè)服務(wù)器可以安裝內(nèi)存數(shù)量有所限制。許多這些內(nèi)存數(shù)據(jù)庫環(huán)境中購買額外的服務(wù)器不是因?yàn)樗鼈冃枰嗟挠?jì)算能力，而是因?yàn)樗鼈冃枰嗟膬?nèi)存。

閃存數(shù)據(jù)存儲(chǔ)作為RAM本質(zhì)上是閃存安裝在內(nèi)存模塊上，它被設(shè)計(jì)成進(jìn)入系統(tǒng)主板。由于閃存的容量密度高于DRAM，所以服務(wù)器的容量比以往任何時(shí)候都要高。由于閃存可以安裝在內(nèi)存總線中，因此它具有允許其與CPU通信的高速網(wǎng)絡(luò)。閃存驅(qū)動(dòng)程序?qū)⒆詣?dòng)管理從閃存內(nèi)存到DRAM內(nèi)存的數(shù)據(jù)移動(dòng)。本質(zhì)上，它為內(nèi)存創(chuàng)建了一個(gè)分層機(jī)制。

因?yàn)殚W存內(nèi)存需要更新的ROMBIOS，IT專業(yè)人員必須驗(yàn)證哪些服務(wù)器供應(yīng)商支持哪些閃存內(nèi)存(如果有的話)。