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2019年是NVMe的一年,四大挑战,如何解决!

编辑:AVA 发布:2019-05-20 15:49

What is NVMe?

NVMe(Non-Volatile Memory express)非易失性存储器标准,是基于PCI-Express(PCIe)接口上的总线传输协议规范。

简单而言,NVMe规范不仅仅是逻辑上的协议接口,还是一种指令标准,一种指定协议,它的出现彻底颠覆了存储行业长期以来以 ATA 为核心底层的存储逻辑,随着技术难关的逐一攻克,NVMe规范的渗透领域会更深、更广。

Why is NVMe ?

NVMe是为SSD而生,NVMe相比于AHCI规范充分利用了PCIe SSD的低延迟和并行性,提升同一时间内的操作速度,并降低I/O等待时间,兼顾与CPU与平台构架兼容性,能最大程度的发挥SSD的性能。

NVMe规范并也不局限于以NAND Flash为媒介的SSD,它同样可以应用在高性能和低延时的3D XPoint这类新型的介质上。同时除了用在PC上,在移动设备上,比如:手机、平板等,NVMe也有一席之地。

挑战与难题 

虽然NVMe规范在功耗、速度、体积等各方面都处于优势地位,但目前在行业客户中NVMe规范并没有得到大规模普及,这主要是因为NVMe规范在扩展过程中仍然存在技术挑战,主要可以归类为4点:

1、生态系统交互可操作性

任何新技术或者基础设施在支持现有虚拟化工作负载例如:VMware®, Oracle®, Microsoft SQL Server, SAP®时都要面临交互可操作性的挑战或与现有网络基础设施的兼容性的挑战。

2、多协议支持

通常工作负载都会涉及多个运营和管理平台,如何实现多行业标准下存储规范支持也是必须要解决的问题。

3、无缝管理

在体系结构中引入一项其他的技术,就需要解决管理方面的问题。这其中包括像多管理界面的操作挑战、较长延时性以及对OSV插件和第三方管理工具支持。

4、NVMe存储容量

虽然NVMe解决了性能挑战,但相对而言成本也不低。SAS和混合存储阵列或服务器对于性能和容量的需求同样重要。

NVMe 的发展

近年来,SSD需求强劲,2018年全球SSD超过了2亿台,2019年随着价格进一步下滑,SSD的出货量会进一步提升,这相较于HDD下滑的趋势,已凸显出其优势。

相较于HDD,SSD最大的优势在于速度更快,HDD 7200转的接口速率在150MB/s左右,而SATA SSD速度可以达到6Gbps,PCIe SSD速度更快。其次,随着NAND Flash容量的不断提升,SSD正在向TB级发展,这对于HDD而言,容量和成本的优势正在不断的减弱。

另外,SSD还有低延迟、抗震、耐高温、形态多样等优势,更能符合人工智能、物联网等技术的发展,也会带来更多新的市场应用,SSD必将成为未来的主流需求。

NVMe的普及与应用

NVMe的应用在于PCIe SSD的普及,而价格才是关键因素。SSD价格要抢占HDD市场,需要拉低与HDD在价格上的差距,而PCIe SSD想要取代SATA SSD,价格也是最大的推动力。

在消费类市场,随着SSD价格的持续下滑,2019年PCIe SSD价格跌幅已超过20%,其中行业SSD PCIe 512GB价格已下探至48美金,渠道市场SSD SATA 480GB价格更是跌至37美金。而HDD主流容量需求集中在1TB,价格在300元左右,300元价位以下的HDD也有,但不可否认的是SSD与HDD之间的价差在进一步缩小,而且SSD 512GB容量已可满足一般PC客户需求。

在企业级市场,随着中国三大运营商不限流量套餐的出现,以及4G车载、人工智能等应用的增加,数据中心不仅仅对存储容量增加,更是对高性能、低延迟的数据传输、数据存储、数据响应提出更高要求,因此英特尔3D Xpoint技术傲腾SSD、三星Z-SSD、SK海力士ZNS SSD等创新技术的解决方案层出不穷,同时PCIe SSD应用也在不断的增加。

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