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揭秘美光高端9300系列NVMe SSD,黑匣子里用了哪些存儲技術?

作者:王瑩時間:2019-04-29來源:收藏

        不久前,美光科技宣布推出面向云和企業級市場的高性能美光 9300 系列NVMe ,助力需要大容量和高性能的應用更快地訪問數據。其突出特點如下。

本文引用地址:http://www.xinfa15808.cn/article/201904/400068.htm

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        · 提供業界最低的平均寫入延遲,實現對數據的近實時訪問;

      · 該系列 3.5GB 每秒的持續讀寫性能為850,000 讀取和 310,000 寫入輸入/輸出(IOPS),加快了應用的響應和學習速度;

      · 最高容量可達 15.36TB,最多可創建 32 個 NVMe 命名空間,有效地滿足企業不斷增長的存儲需求。

      為此,電子產品世界等媒體采訪了美光科技企業級固態硬盤高級產品經理Cliff Smith和亞太區解決方案架構總監See Ghee Tan(陳詩義)先生。

      1  9300的特點及支撐技術

      問:相比競爭對手,美光9300的優勢是什么?

      答:效率更高,但耗電更少。例如,美光 9300 系列在讀取和寫入性能上提供了不打折扣的性價比,它的讀取功能和競品水平相當,但在寫入方面更具優勢,成本更低;另外 9300 還提供較低的功耗、較高的性價比和最領先的性能。

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      問:哪些NAND技術支撐了此次推出的產品?

      答:主要有三種關鍵產品和技術:3D,TLC和CuA。

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圖 美光在閃存方面的里程碑

      · 在閃存方面,目前已經發展出了 3D NAND 技術。相比2D,3D就是存儲的空間從單層的房子變成了高樓,不同的架構可以進行疊加。

      · 另一方面,從 SLC (Single Level Cell),到 MLC (Multi Level Cell),到 TLC (Triple Level Cell),再到如今的 QLC (Quad Level Cell) 。這個類比可以想象為一層從只能容納一個住戶,發展到一層能容納四個住戶?;蛘呖梢杂貌AП顾畞砼e例,假設我們往杯子里倒入的是電子媒介,如果是 SLC 的話,就像玻璃杯只有兩種狀態:空和滿;MLC 就會有更多狀態,可以是 0、1/3、1/2、或者1;TLC 還可以調到更精細的級別,這樣成本會更低。

      · 為了繼續提升密度,美光又推出了 CuA (CMOS under Array) 架構——不同的閃存配置需要邏輯電路來控制,我們可以把邏輯控制電路想象成家里的停車場,以前停車場在房子外面。閃存設計變成 3D NAND 以后,美光把CMOS 邏輯控制電路放到 NAND 下面,好比把停車場搬到地下。因而產品得以優化,在更小的尺寸里做到更大的容量,提升了性價比。

具體地,你想進入某個停車場,外面需要有通往停車場駕駛的一條道路,叫外聯的部分。CuA就像是用來指導這輛車該往哪停,例如你是大車就到三層,小車就到五層,因此CuA就像停車場里的電梯。

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      2  容量、成本和性能的平衡

      問:如何平衡存儲容量和成本?

      答:不同級別的 NAND 的價格也不一樣,美光通過不同的方案,讓客戶選擇最適合其需求的 NAND。從 SLC 到 QLC,肯定有降成本的效應。例如 QLC 的速度相對較慢,那么就會將它提供給對速度要求沒有那么高的客戶。

      除了對 SLC、QLC、TLC 等不同組合的運用,美光也通過 CuA架構,把體積縮小,這也是美光降低成本的方法之一。因此最終找到一個平衡點。

       問:提到SLC 和 QLC等性能不同。數據中心會用到各種各樣的存儲,根據這些不同的性能,在分層存儲技術后面有沒有風險?

       答:SLC 現在還有,但是比較少,主要是成本的原因,SLC 技術推出的時候,當時人們對于工作負載的理解深度不夠,最開始提出的都是 25 盤寫的需求。之后推出 MLC,大家也從更深的角度去理解這些需求,之后把這個需求往下調,調到 10 盤、5 盤,現在甚至降低到 3 盤、單盤的寫入需求。

      9300 推出以后,單盤寫的需求就比較多了。整個過程是對實際應用的工作負載加深理解,和優化了性能和成本。

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      的容量和類型選擇

      問:如何選擇數據中心用的SSD?

      答:當 MLC 推出的時候,人們覺得 MLC 不可能取代 SLC,但是后來事實證明 MLC 取代了 SLC??梢?,通過技術的不斷演進,未來出現的技術會替代之前的技術。因此,我們怎么去了解客戶的應用場景非常重要。

      海量的數據也分成很多不同的層面,有溫數據、熱數據和冷數據,從企業級產品線來看,我們一般會推薦客戶在熱數據上用 NVMe;如果是冷數據,通常只有訪問不再寫入,可以存在5210 QLC SSD(如下圖),使操作管理更加簡單,這是我們跟客戶一起研究的可行的應用情景。在機器學習領域,我們也發現,機器學習很多時候是寫一次讀一千次,機器需要不斷的學習,這也導致 NVMe SSD 需求的增長。 

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圖 美光的云/企業級產品

      問:NVMe 固態硬盤為何發展速度快?會取代傳統的SATA 和 SAS 產品嗎?

      答:在存儲業,新技術在不斷推出,但老的技術并沒有完全退出歷史舞臺。一些新的應用是 SAS 和 SATA 無法支持的,所以市場新增長的部分是 NVMe 比較多,而且增速較快。

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      但 SAS 和 SATA 并沒有消失,仍然會支持一些傳統的低密度應用。因為傳統低密度應用對于 NVMe 來說利用率太小了,那種傳統低密度應用好比只有一個單元的房子,而 NVMe 更像是一座城市,所以不會用 NVMe 去解決只需要用 SATA 和 SAS 就能解決的傳統應用。 

      4  SSD的開發進程不受價格波動影響

      問:近期閃存價格的波動,對 SSD 的開發進程有什么影響嗎?

      答:我們更加關注產品,做的事情是找到客戶的需求,在正確的時間給客戶提供他們所需要的產品。

      存儲行業,尤其是企業級存儲的大趨勢是市場將不斷擴大,盡管短時間內有價格上的上下波動,最終還是往大的趨勢去走(如下圖)。

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關鍵詞: 固態存儲 SSD

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