科技正能量 · 6月30日

NVMe SSD为数字化转型注入“新动能”

由数据价值驱动的数字经济正成为推动社会前进的主要模式,由各种创新技术驱动的数字化转型成为了全球变革的核心。在此过程中,数据成为一种新的生产资料,并由此推动了企业存储的技术演进,也让新技术推动着存储行业的变革。

同时海量数据的激增,以及非结构化数据等数据类型的丰富,都对数据中心存储提出了新的需求。因此,SSD和NVMe高速互连协议逐渐成为数据中心存储的主要发展方向。

尤其为了应对新冠疫情带来的影响,以及新的数字化挑战,超大规模云和企业级数据中心,尤其是金融行业用户,在持续应对数据迅猛增速的同时,加快了对NVMe和NVMe-oF解决方案采纳和升级。

NVMe SSD 高增长背后是数字化的澎湃动力

行业数字化转型的开启,让数据中心的性能得到飞速发展,服务器从单核到多核,从x86到GPU异构计算,处理能力提升百倍以上,也因此驱动了数据中心存储的快速创新。

存储介质从HDD全面转向SSD,性能同样做到了百倍提升。但在计算和存储捅破性能天花板后,网络协议反而成为了数据中心的新性能瓶颈,这就是NVMe之所以诞生的意义。

早在2010年,NVMe作为一种硬盘接口协议而出现,它的目标就是充分发挥SSD介质颗粒的性能,释放存储系统的潜力。之后NVMe SSD逐渐被对性能有极高要求的云服务商广泛采用。

NVMe包含一系列关于软件如何与存储通信的规范。它适用于多种数据传输方法,其中包括PCI Express、RDMA和TCP。支持NVMe标准的存储阵列性能更高,其超高速存储介质比任何其他方法更直接、更高效。

很明显,SSD的发展,也有赖于兼具速度、效率、容量和经济高效的可扩展性的NVMe,而NVMe-oF解决方案将会助力行业提升到一个新的水平。尤其许多高性能应用需求,和关键业务应用需求都在推动各地的数据中心进一步部署NVMe。

如今,NVMe SSD已经超过SATA和SAS SSD在数据中心固态硬盘的占比,成为了数据中心存储最主要的类别。

驱动NVMe SSD主流化的原因有很多,但归根到底还是因为行业用户面对数据激增的挑战时,对性能、稳定性和响应速度都有更高的要求,同时SSD的迅速崛起也需要更好地网络互连技术来匹配算力同频度的提升。

换言之,NVMe SSD的快速增长背后,就是数字化转型的澎湃动力。

金融数字化为什么钟情于NVMe?

金融行业一直是数字化转型的排头兵。

随着《“十四五”数字经济发展规划》、央行《金融科技发展规划(2022-2025年)》、银保监会《关于银行业保险业数字化转型的指导意见》等一系列政策的推动下,银行业的数字化转型逐渐进入“加速跑”的新阶段。

数字化转型基础设施底座越稳,创新的效率就越高,而从数据基础设施入手无疑是夯实基础的关键。随着NVMe技术与生态的成熟,端到端的NVMe解决方案已经成为数字化转型应用创新的首选。

我们知道,对银行数据中心而言,存储建设事关重大,一旦建设完成,需要保证至少 5 年内上层应用不出现存储层的性能瓶颈,随着闪存技术的快速发展,目前全闪存存储已经成为各家主流存储厂商的标准配置,同时结合控制器和硬盘框的NVMe技术应用,IOPS已经从传统机械硬盘存储的几万、十几万,上升到几百万级别,性能得到极大提升。

因此在当今的形势之下,银行客户采购新存储时,全闪存储已成为首选,配备NVMe SSD的全闪存储是最佳选择。

以华夏银行为例,其通过端到端NVMe验证环境搭建,提升自身业务持续发展的可控性。并在部分新上业务上使用端到端NVMe方案承载生产业务,满足数字化转型业务需要。据悉,通过端到端NVMe方案的测试实施,华夏银行为接下来推动包括操作系统、数据库、上层应用软件等整体生态的完善奠定了基础,为选择部分业务系统进行NVMe over Fabric+方案改造积累了经验。

再有中国银行,在通盘梳理了IT基础设施架构后,识别出金融生产系统中基于FC(Fiber Chanel光纤通道协议)封闭技术的传统数据存储到了变革窗口期,在银行业内坚定开启了新一代存储网络的创新建设。其中就在存储介质和存储协议两方面进行技术创新。依靠存储介质的百倍性能提升,驱动了存储协议从传统串行SCSI协议发展到高速并行的NVMe协议。进一步保证了全闪存NVMe协议的高吞吐、低时延的特性,在远程直接存储读取(RDMA)场景下,新一代存储网络需要满足零丢包、低时延和高吞吐的要求。

我们知道,Bank 4.0时代的核心已经不仅仅是科技进步或产品迭代,更是一种思维模式的转变,要从决策层自上而下进行全面的数字化转型,金融行业甚至可以要将自己视为由金融体系制造的科技公司。这就需要底层数据基础设施兼具稳定和敏捷的两种特新,这也是NVMe SSD方案成为金融业首选的关键。

客观地说,金融行业的数字化经验,可以很好的为其他行业提供指导的方向,NVMe SSD也将会成为千行百业的数字化转型的“数字底座”。

打破NVMe的创新瓶颈

对企业而言,存储的挑战,本质就是数据的挑战。

新冠疫情促使“在线”模式地得到高速发展,使得新应用层出不穷,不断产生新的数据形态,文本、图片、音频和视频等非结构化数据的大量衍生,增加了数据处理的难度,同时数据形态的变化,又进一步推动了存储的形态的变革。

所以,全闪存的崛起,不仅仅是IT追求效率的惯性使然,更是业务的驱动。比如在电商购物节期间,数据库处理峰值通常可高达数千万次/秒,峰值每秒处理的交易量比平时一天的处理量还多,底层IT基础架构面临的压力极大。再比如“在线”的业务比重逐渐超过日常业务比重,也导致了数据中心存储的压力倍增。

这种压力会反馈给核心交易系统,频繁的业务浪涌会导致IT系统并发访问量增大,严重影响客户的体验。隐私,NVMe SSD作为更可靠,更快,也更省空间的选项,是行业数字化转型最有效率的路径。

但NVMe并非是万能的,它也有自己要打破的瓶颈。比如在高性能的同时,如何保证高安全性?如何让NVMe SSD支持热插拔来保证易用性的体验更好?如何在存储更多数据的同时,让空间占用和能耗降低?等等。

在业界,华为首个实现了全系列端到端的NVMe产品,自研ASIC接口模块、自研ASIC SSD盘/框设计,从协议解析、IO转发、业务优先、硬件加速等方面对NVMe进行全面支持,为数据传输提供高速通道。

与此同时,华为OceanStor Dorado通过优化设计,NVMe协议相比SCSI协议可以减少40%的主机网络协议栈开销,节约主机CPU消耗,同等性能情况下支持更多的主机应用;此外,CPU和SSD盘直接通信,缩短传输路径,协议的并发数提升到64K,协议交互次数从4次减少为2次,读写请求处理效率提升1倍以上。华为实验室环境测试数据来看,在8K IO、100% 读场景下,OceanStor Dorado 端到端时延能从562us降低到50us,时延缩短了 10 倍。

值得一提的是,由于华为不光在高端能够做到端到端NVMe,在中低端也可以,所以说是支持端到端全系列NVMe。这对于千行百业的客户来说,都是一个好消息。做到既快又稳的迈向数字化,NVMe SSD值得任何企业拥有。

1 阅读 194
推荐阅读
关注数
2710
内容数
202
新基建、云计算、数字经济、数字化转型
目录
极术微信服务号
关注极术微信号
实时接收点赞提醒和评论通知
安谋科技学堂公众号
关注安谋科技学堂
实时获取安谋科技及 Arm 教学资源
安谋科技招聘公众号
关注安谋科技招聘
实时获取安谋科技中国职位信息