IT大嘴巴 · 2021年11月23日

当闪存成为大势所趋,浪潮ZNS SSD如何靠创新站上C位?

浪潮存储基于对新数据存储的前瞻洞察,在闪存盘关键部件领域持续投入和创新。早在2019年浪潮就进入闪存领域并发布企业级NVMe SSD,时隔两年再次推出新一代分区闪存盘——ZNS SSD,浪潮凭借快速创新能力站上了企业级闪存领域的“C位”。

image001.png浪潮企业级闪存盘

ZNS SSD闪存盘 新技术集大成者

人类社会有个基本规律:每隔一段时间,会有一种东西出现,用来打破原有的平衡,形成新的平衡,这就是熵增定律。薛定谔曾经说过“生命以负熵为生”,爱丁顿爵士也表示熵增定律是自然界至高无上的原则。

这个定律在数据存储领域也得到验证。从结绳石刻、竹简帛纸到磁带磁盘,人类自诞生之日起就一直在探寻存储信息的方式。如今,闪存盘实现了对机械盘的全面超越,根据中国信通院发布的《下一代数据存储技术研究报告》,SSD闪存盘比机械盘性能高出1000倍以上、时延降低百倍、功耗降低70%,业界普遍认为闪存盘是存储行业的发展方向。

在生机勃勃、高速发展的闪存盘领域,ZNS SSD无疑是融合Open Channel和NVMe2.0新技术的集大成者。一方面,ZNS SSD是在Open Channel SSD开放通道闪存盘基础上发展而来的,因此它继承了Open Channel SSD I/O分离、可预测性延迟等优势。另一方面,ZNS协议将NVMe 2.0中的一部分进行了标准化处理,简化了软件架构,化解了Open Channel过于灵活发散、不利于规范化、标准化的难题,使得企业更加易于根据自身场景需求更加进行特定软件开发。

浪潮信息存储产品经理宗岗岗表示,“相比普通SSD,新一代ZNS SSD具有三大优势”。一是采用顺序写入方式大幅缩减了整盘的写放大,提升了SSD使用寿命;二是NAND闪存颗粒控制机制对应用透明化,有效提升读写性能、降低了延迟;三是普通SSD保存每TB数需要提供1GB预留空间作为FTL(Flash Translation Layer)闪存转换层,这就好比每本字典需要留几页作为目录,浪潮ZNS SSD基于顺序写入技术降低了整盘的预留空间需求。

当理想遇到现实 ZNS SSD技术门槛如何突破
像很多新技术一样,尽管ZNS SSD具有诸多优势,但摆在它面前的还有诸多挑战,对企业的技术能力提出了更高要求。ZNS SSD把FTL从SSD内部迁移并开放给了上层的Host端,让用户可以根据自己需要灵活的拥有自己特定的FTL,但其软件架构必须重新设计,对企业用户的技术能力提出了更高的要求。

当对蓬勃发展的新技术迎面撞上骨感的现实,很多厂商会知难而退,但在浪潮信息SSD产品总经理胡文锋看来,这反而为浪潮存储这样的技术型厂商提供了创新和突破的空间。浪潮存储能够让ZNS SSD标准更加规范、生态更加友好。由于其十分灵活的特性,国内一些厂商特别是公有云厂商对ZNS SSD非常感兴趣,一些应用也在陆续落地,应用效果逐步展现。

浪潮ZNS SSD创新之道:基于场景做定制
ZNS存储技术针对的是云场景应用,适用于大容量空间存储的数据,例如高清视频、图像等。浪潮存储SSD研发团队与云服务提供商紧密合作,对其软件堆栈进行自上而下的优化,完成了业务适配和定制化SSD开发,实现了分区存储,技术实力得到了用户高度认可,满足业务发展需求的同时,TCO总体拥有成本大幅降低,为企业带来了可观的经济效益。

面对SSD盘价格居高不下的状态,浪潮在国内率先推出了新一代ZNS SSD全新架构方案,在性能、容量、寿命、成本、易用性等方面实现了飞跃式提升。

image002.png浪潮ZNS SSD闪存盘IO测试结果

以一个8.5T容量的浪潮ZNS SSD与一个6.4T容量的普通SSD作为对照,以半随机模式进行测试,测试流程如下:用应用软件模拟2个顺序写入数据流,数据块大小是128k,两个数据流分别操作全盘各50%的容量,空盘开始执行测试,直至达到稳态。

测试结果显示,浪潮ZNS SSD总带宽稳定在3.2GB/s,而普通SSD总带宽从3.2GB/s下降并稳定在0.8GB/s至1.1GB/s。对比普通SSD,浪潮ZNS SSD容量提升了33%,寿命延长了140%,性能超出210%;同时,每GB的成本下降了60%,整体TCO降低了24%。

浪潮:打造全球领先的自主品牌SSD
与国内很多厂商不同,浪潮是先有服务器再有SSD。2020年浪潮服务器在中国的市场份额超40%,使用的企业级SSD已经超过200万片。浪潮企业级SSD不仅可以在浪潮服务器、存储、超融合产品中有大量应用,还可以适配支持过亿表单的数据库场景。

IDC预计到2023年有超过90%的数据将由机器产生,生成的数据总量将达到103 ZB,企业面临三大挑战:其一如何管理多样化、离散化数据,其二需要平衡性能、密度和成本,其三如何通过软硬件协同实现降本增效。以数据库为例,浪潮存储将云溪数据库与ZNS SSD进行了联调优化,把ZenFS作为后端存储RocksDB的新型底层,将Zone映射到SST(Static Sorted Table,静态排序表文件),底层存储介质ZNS SSD以Zone形式写入数据,使得SSD写放大降为1,寿命提升140%,成本大幅降低。

image003.jpg浪潮ZNS SSD与云溪数据库进行联调

同时,浪潮企业SSD还可以直接向行业用户供货,目前浪潮企业级SSD已经应用于通信运营商、顶级公有云厂商以及金融等行业核心用户场景。

不仅如此,浪潮SSD还助力浪潮分布式存储、云海虚拟化产品在国际基准性能测试中刷新纪录。今年7月,浪潮企业级SSD助力浪潮分布式存储在SPC-1测评中获得全球第一,随后在8月份,采用浪潮SSDD的浪潮云海虚拟化InCloud Rail获得SPECVirt全球第一。“未来随着云、大数据、AI等新技术发展,海量非结构化数据爆发,浪潮企业级SSD会迎来更广阔的应用空间”,宗岗岗表示。

image004.png浪潮SSD助力浪潮分布式存储夺得 SPC-1性能全球第一

浪潮存储基于“云存智用 运筹新数据”理念,在发力分布式存储和全闪存储两大存储平台之外,不断推出更高性能、更大容量的SSD固态盘,实现从存储部件到存储系统的全面创新,加速企业数字化转型。

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