作为一家存储领域的“新”企业,中超存储CEO沈杰博士对存储领域充满了信心和期待,在他看来,国内AFA市场的春天即将到来。正如沈杰博士所言:国内AFA市场2年内将迎来爆发,不过将会是NVMe全闪阵列占据主流地位。


  l AFA的春天在那里?

  实际上,相比于全闪阵列美国市场近50%份额,全球约25%份额,全闪阵列在国内仅约5%的市场份额只能说市场才刚启动,

  沈博士首先分析了中美全闪阵列市场份额差距巨大的原因:美国服务器大量的采用虚拟化技术,同时配集中存储,这样对于存储的性能、时延要求较高,全闪阵列的特点正好解决了用户痛点,一经推出就受到追捧;而国内IT系统建设常是分别立项,每个系统配自己的服务器和存储,这种烟囱式的架构对存储的性能要求相对较低,用户购买全闪阵列的积极性自然不高。另一个原因是国内的主流存储厂商在传统的存储研发上投入较大,虽然其也有AFA产品,为保护原有产品的投资,市场策略上还没有完全转向AFA,这也是国内AFA市场没有大规模启动的重要原因。另外NVMe SSD的 AFA比SAS SSD的 AFA硬件成本贵不了太多,国内厂商也有意放缓SAS SSD的AFA的节奏,力争在NVMe SSD AFA上突破。

  l 修炼内功迎接爆发

  中存超为从成立之初就看到了NVMe AFA相比SAS AFA的较大优势,跳过后者,直接研发NVMe AFA。

  在沈杰看来,传统存储文件系统在开发时面向机械硬盘,往往依靠大量内存作为读写缓存提升性能。而从这种文件系统简单迁移而来的全闪系统完全无法充分发挥闪存优势,仍然走拼规格比指标的老路。在NVMe存储系统中,磁盘已经不再是性能瓶颈点的主因,存储文件系统如不进行全新架构,将变成了严重的性能瓶颈点。中存超为全新的基于NVMe的 AFA文件系统针对NVMe SSD做了特别的优化,能充分发挥NVMe SSD性能。此外中存全新设计的文件系统不简单依赖于CPU、内存等计算资源,采用多核并发处理的设计思想,充分发挥了CPU多核化带来的价值,以较低的硬件配置获得较高的性能,大大减少了用户的购置成本。

  另外,NVMe SSD 具有极高的随机读性能。SSD内部采用NAND Flash存储介质,对于这种介质不存在类似磁盘的随机读性能差问题。在读请求处理方面,文件系统内部建立了请求映射表,通过请求映射表将用户请求转换至SSD请求,对于SSD而言实现了读请求随机访问的目的。

  显然,NVMe SSD具有极高的顺序写性能,一般的随机写性能。SSD内部采用日志型的写入方式,新写入的数据都会被写入到新的NAND单元,并且建立LBA(逻辑区块地址)与PBA(物理区块地址)之间的映射关系。正因为如此,SSD内部存在垃圾回收机制,对无效LBA映射单元进行回收。垃圾回收会对SSD性能产生重大影响,通常所说的SSD稳态性能,就是在SSD内部垃圾回收单元正常运行情况下的测试结果。对于大块顺序写来说,每次写入的LBA都是连续的,因此可以大大简化SSD内部的垃圾回收运行机制,减少垃圾回收过程中的数据搬移操作,从而提升SSD的整体性能。对于随机写操作,LBA地址与PBA进行杂乱映射,垃圾回收过程中存在大量的数据搬移操作,一方面影响SSD的写放大;另一方面会造成SSD性能下降。因此,对于NVMe SSD来说,顺序写性能要高于随机写性能。为了最大程度的发挥SSD性能,对SSD尽可能采用顺序写入的方式,并且采用与SSD内部Data Frame对齐的大数据块方式,这是对SSD最为友好的IO模式。

  根据这一特性,中存超为设计的文件系统架构充分利用NVMe SSD的写特性,将业务的随机IO写请求转换成顺序数据流写入SSD。将写请求进行聚合,转换成顺序数据流之后再写入存储层,对于SSD而言可以做到顺序写入的效果,提升了SSD内部固件的工作效率,从而提升系统整体性能。

  最重要的是,对于NVMe SSD而言不存在随机访问性能抖动的问题;但是会存在业务IO影响写放大的问题。面向磁盘设计的文件系统的一些机制对SSD而言没有价值,并且在有些应用场景下会极大的影响整体性能。中存超为的文件系统有效的解决了类似问题。

  由于NVMe SSD性能足够,去重、压缩等技术对NVMe SSD性能影响不大,中存超为的文件系统采用了专利算法,使得实际存储空间大为节约,产品性能价远超传统存储。而可选的加密技术更加可靠的保证了数据的安全,不仅可使用在特定的场景,也有助于用户数据安全可靠上云。

  目前除中存超为外,各国内外主流厂商也基本在2017年底前后推出NVMe AFA,预计两年后,这类高性价比的产品将全面占据主流市场。

 

2017年12月01日

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中超存储沈杰:迎接下一个全闪阵列市场的春天

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