有了QLC+Optane,英特尔存储的战略版图越发清晰了

  每一年,中国存储与数据峰会都设在12月,大会上,许多存储厂商都努力展现最完整的自己,介绍当前存储业务的发展要点,英特尔也不例外。总结过去,2018年英特尔的存储方案有很多已经落地了,其存储的战略版图越发清晰了,放眼未来,数据中心的存储架构会发生什么样的变化呢?

  2018中国存储与数据峰会上,英特尔中国区非易失性存储事业部总经理刘钢介绍了英特尔在闪存存储方面的创新方案,他谈到,如今英特尔在数据中心领域的创新存储方案包括三个产品形态,一个是将基于3D Xpoint的傲腾存储用作内存,一个是将傲腾用作SSD缓存,还有一种是基于Enterprise & Datacenter Storage Form Factor (EDSFF) 标准的From factor——Ruler,面向大容量存储场景。

  创新源自需求,源自数据中心对存储多样性需求,更好的性能、更便宜的价格和更大容量是人们对于存储的不懈追求,三者相互矛盾,但不同侧重下对应不同应用场景,这个时代,再也不是一个磁盘包打天下的时代了。

  经典的存储系统架构中,从慢到快,从下到上,底层是容量型磁带、磁盘、性能型磁盘,比磁盘更快的有SATA、SAS、PCIe接口的SSD,比SSD更快的就只有DIMM槽上的DRAM内存了,即使是最快的磁盘,最快的NVMe协议的SSD也与DRAM内存性能相差巨大。

  英特尔Optane的出现填补了SSD与DRAM之间的价格与性能的鸿沟,Ruler高密度大容量存储则填补着磁盘与TLC SSD之间的空白地带,英特尔的闪存创新让存储介质变得多元化。

  QLC 3D NAND闪存

  图片源自网络

  QLC 3D NAND会极大地降低闪存成本,让闪存适应大容量数据存储需求。QLC是继TLC NAND普及之后,NAND SSD的又一次技术跃升,从SLC到MLC到TLC直至现在的QLC,单位空间存储的数据不断提升,但可靠性和性能也随之降低。几年前还有人在担心TLC闪存的可靠性问题,而今,QLC产品的出现意味着一些领先厂商对于QLC技术的掌控能力又到了新阶段。

  目前市场上只有英特尔等少数巨头有QLC的产品,考虑到磨损均衡以及耐久性的问题,通常QLC产品的初始容量都比较大。英特尔Ruler SSD采用的是64层 QLC 3D NAND,目前容量为8TB到32TB。

  基于QLC的Ruler(TLC版的Ruler DC P4500还有4TB和8TB配置)以存储密度为最大优势对磁盘存储发起攻势,1U的机架里可以放置32块Ruler,32*32TB,1U容量能达到1PB,存储密度非常高,要知道原来基于磁盘的存储需要42U才能提供1PB空间。

  QLC的寿命决定了Ruler SSD更适合用在读密集型场景中,因为没有磁盘物理马达寻道的过程,也不怕震动等多种原因,Ruler SSD的故障率会远低于磁盘的故障率,两者相差几十倍。另外,由于Ruler尺子一样的细长外形设计便于通风散热,降低服务器设计中的散热成本。

  刘钢介绍说,以前谈SSD的发展时会说,NAND SSD可以毫无问题地替代万转以上磁盘,当这种3D QLC出来之后,SSD开始进入7200转的硬盘市场,这是一个更大规模的市场。QLC NAND会发现越来越多的应用场景。

  高密度SSD存储有广泛的市场需求,已知有包括Facebook、微软、IBM以及中国的腾讯云都有采用Ruler高密度存储的硬件基础设施。

  QLC结合傲腾SSD的联合优势

  蓝色部分是Optane DC P4800,灰色部分是DC P4600,不同读写负载下延迟差异很大

  说起傲腾Optane SSD想必很多读者都已经很熟悉了,高性能,高耐久性(DWPD能达到60,普通NAND SSD仅为3)都是它的标签,最令人印象深刻的是在于高读写负载下的稳定低延迟表现。

  那么,Optane + QLC SSD会发生什么呢?

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  刘钢介绍说,傲腾可以对高频访问的数据提供高性能、极低延迟的解决方案,3D QLC放到Ruler当中可以提供比硬盘还高密度的、大容量的大数据的存储,这两种方案在一起同时获得对高频数据的高性能、低延迟,对超大规模大数据的高密度存储。

  中国存储与数据峰会的第二天,英特尔首席存储架构师宫兴斌详细介绍了Optane结合QLC的使用效果。详情可见(Intel宫兴斌:Optane搭配QLC加速数据中心存储变革)

  宫兴斌介绍说,在腾讯CDN应用、VMWare vSAN、Ceph分布式存储等场景中,都将原来的磁盘或者低性能SSD结合NAND SSD的存储组替换为QLC加上Optane的组合,原来的场景中NAND SSD通常用来做缓存层,磁盘用来做数据存储层,新的组合中,QLC做数据存储层,而Optane则用来做缓存,在Optane耐久性和低延迟的加持下,新方案下的IOPS、延迟等性能成倍提升,而成本相差无几。

  Optane SSD非常适合作为缓存层,在一些方案中,将缓存替换为Optane SSD之后,需要很少的缓存空间就能达到原来的缓存加速效果,是很好的替代性优化解决方案。

  在2018中国存储与数据峰会现场,刘钢特别提到了傲腾在加速青云NeonSAN分布式块存储和金山云的Ceph分布式存储方面的优势,有傲腾加持的阿里云ESSD(增强版SSD云盘)在加速MySQL、PostgreSQL等数据库时也有不错表现。此前,阿里云的专家还曾介绍过用Optane加速和优化阿里云自研PolarDB数据库的经验,性能提升了6倍。

  可能是参考了存储技术的演进历史,很多存储技术比如分布式存储首先兴起于互联网公司,随后开始在用户的企业数据中心中落地。如今英特尔也选择将这些前沿技术先推给互联网公司,因为这些互联网公司有技术水平、有优化架构需求,当应用发展进一步成熟和普及之后,下一步走向企业数据中心也就是自然而然的事儿了。

  当Optane用作内存

  当把Optane用作内存,可以将OptaneSSD与原有的DRAM融合为一个内存池,扩展系统的原有内存,突破单个CPU所能支持的最大内存的限制,大内存的好处不胜枚举,内存计算、内存分析、内存数据库等内存技术单是从命名上就把内存看作了很关键的部分。

  技术实现上,Optane通过专有的软件将其与系统的DRAM组成资源池,通过软件决定数据在DRAM和Optane之间的来回流动,将大量热数据放在离CPU更近的地方,提升系统运行效率。因为这个软件本身比较底层,是在操作系统之下的,所以不需要操作系统本身做什么改动,也不需要应用本身做任何改动,在系统看来,Optane内存和DRAM内存是一样的。

  IMDT将DRAM与Optane融为存储池(图自:IT peer network)

  2018年11月,英特尔首次向中国媒体介绍了傲腾数据中心级持久内存技术的两种运行模式,一种是内存模式,一种是APP Direct模式。内存模式用起来相对简单,就是上文提到的使用方式,用户用起来跟DRAM一样,不过,数据是易失性的。当用作App Direct的时候,需要对应用做出一些优化和改动,需要应用识别持久内存,数据是非易失性的。

  从市场发展来看,Intel Persistent Momory的内存扩展技术,有助于打破内存市场的现有格局,减少因为少数巨头把持着内存市场就能让内存市场发生较大变化的现象,过去一两年中内存价格波动让很多人惊呼,原来这世界上居然还有入手后能涨价的电子产品,如果新的内存补充性方案傲腾得以广泛应用,相信对于IT产业发展来说也是一件好事。

  结语:

  谈到发展战略时,刘钢表示,英特尔NSG(非易失性存储事业部)存储业务的发展紧靠其核心(计算平台)。从经验来看,依赖于核心业务做相关市场的拓展比较容易获得成功。存储的发展离不开处理器和主板的支持,而英特尔的独特平台优势将为存储业务带来整体优势。

  英特尔存储有三层,基于3D Xpoint的傲腾有时候用作存储,有时候用户做SSD充当缓存,还有有大容量基于QLC的3D NAND SSD。随着基于3D Xpoint革命性创新介质产品方案的落地,以及新一代QLC 3D NAND技术的发展,英特尔的闪存存储战略版图越发清晰。

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