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解读英特尔存储策略 SSD首先瞄准云计算

2010-07-2716:27

同城学生妹约炮Storage Networking World (简称 SNW)源自美国,由全球网络存储工业协会(SNIA)与美国《Computer World》联合主办。自2003年开始进入中国以来SNW China已经成功地举办了七届,成为中国存储领域规模最大、影响最广、最受关注的存储业界的盛会。今年大会将由SNIA China依托SNIA全球的整合资源,为观众带来与国外“零距离”的 SNW大会,那么今年的SNW与往届有何不同?今年将有哪些厂商展出哪些新产品和新技术呢?这些新产品和新技术又将带来哪些新应用呢?

本届SNW 2010大会的众多演讲主题中,有来自英特尔的两位专家——英特尔业务发展总监Ranjit Kurup先生就存储瓶颈问题的演讲和英特尔存储技术市场经理Richard Chiang先生的高峰对话“云时代面临的机遇和挑战”。相比EMC等存储大厂,英特尔在存储领域为人们所知的就属其面向高端企业级应用的固态硬盘SSD系列产品。那么,英特尔在存储市场究竟作何打算,其SSD技术又有哪些发展呢?笔者在SNW大会前夕为您揭开答案。

1、一流厂商做标准 英特尔未雨而筹谋

英特尔是摩尔定律的诞生地,你会发现每个英特尔人在演讲之初喜欢摆出摩尔定律的指数级发展图,并骄傲的告诉大家,英特尔不断的研发新半导体制程工艺,以至于推动着摩尔定律走到今天,并仍会继续走下去。

同城学生妹约炮那么,在英特尔自身处理器日新月异的攀登一个又一个性能高峰的同时,推动整个x86生态环境向前发展就成了它背负上的承重责任。于是,我们看到了ATX主板规格、IDE硬盘、SATA硬盘、USB、DDR内存、80PLUS电源标准、南北桥标准主板芯片组结构等一系列标准在英特尔的推动下确立——而正在确立的USB 3.0和取消北桥全部集成在CPU内的融合标准则预示着下一个带动厂商和用户转变的台阶。

从商业上来理解就很简单,英特尔有了很快的CPU,怎么才能卖给用户呢?它要告诉用户这个很快,比你以前的好,能给你带来更多价值,减少时间和成本。但是,其他部件都在缓慢发展,于是英特尔就去投入人力物力或帮助,或合作或挑头成立标准机构,制定面向下一个5年或者10年这个领域的标准。为的是,让CPU的高性能不会遇到来自其他地方的瓶颈限制——这才是一个可持续发展的完整的模式,用户才不会去说,CPU快有什么用,别的东西那么慢,用不着,不用买。

同城学生妹约炮好的,一流企业做标准,我们认同了。那么英特尔是做处理器的大厂,跟计算相关我们还能理解。怎么又和存储扯上关系了?

同城学生妹约炮这其实一直以来就是英特尔乃至整个计算机世界的痛——存储的发展太慢。遥想当年IBM在实验室发明一个房间那么大的硬盘原型机到现在,能称得上改变存储方式的也就是SSD固态硬盘了。诸如早期的5.25寸硬盘到现在的3.5寸硬盘乃至2.5寸硬盘都是基于一个固定硬盘标准(温彻斯特式硬盘)下的产物。其存储容量的发展非常缓慢——从早期的几兆,到数百兆,在突破1G之后迅速攀升到10G、20G硬盘,然后大家都记得那个奔四+80G硬盘横行的时代,之后的120G只存在了一个很短的时期就进入了250G和320G统治消费级存储的时代。企业级存储也在SCSI之后进入SAS盘阵时代。

同城学生妹约炮古老的温彻斯特硬盘结构一直沿用到目前的所有机械式硬盘

但是,温彻斯特式硬盘的速率提升却一直都是其重要问题——原理所限,硬盘磁片的转动速度受温度和稳定性物理定律的限制无法更高,而磁头的读写速率和寻道模式在不断的优化之后(包括48位寻址、NCQ原生指令序列等),也到了极致——大约120MB左右的持续读取速率。

也许我们已经习惯了硬盘拷贝东西时磁头的声音,也习惯了动辄数分钟的等待,并看着windows滚动条慢慢前进——但是讲求高效的企业级应用和更快的计算机却不允许这种情况。阵列或许是解决问题的渠道——盘阵已经是所有企业存储的标准配置。不过,在规模变大之后,盘阵与计算系统之间的传输瓶颈又对互联设备提出了严厉的性能和稳定性需求。

说道这里,前面的问题迎刃而解——英特尔必须致力于解决存储发展过程中的这一系列问题,是为了让整个产业能更上一个台阶,也就使得自身处理器能够发挥更高的性能,从而让摩尔定律延续下去。

我们来看看英特尔目前在存储领域都致力于哪些技术的推动——固态硬盘SSD、iSCSI、FCoE、万兆以太网、6Gb SAS规范。可以发现,这其中除了SSD,其他标准或规范都是面向现有盘阵的链路带宽的——不论是万兆以太网还是FCoE都将优化SAN或企业NAS与计算系统的通信速率,从而使得盘阵能做的更大,拥有更高的并行存取速率。而另一方面,6Gb SAS规范则进一步优化了系统内硬盘的I/O通路,使得未来更快的硬盘与系统间的通讯速度不会受限于接口——目前的硬盘实际上连3Gb SAS带宽都无法吃满。

同城学生妹约炮那么,更快的硬盘在哪里呢?与其去修复温彻斯特式硬盘的缺陷,不如另起炉灶。英特尔干起了他的老本行,以半导体电子的领先技术,推出固态硬盘SSD,以闪存芯片为存储介质,虽然容量成本上还无法和硬盘相比,但是其速率(尤其是随机速率)已经远远超过了普通硬盘。

2、要做标准制定者 英特尔以SSD未来为契机

英特尔在推动摩尔定律的过程中获得了在微电子半导体领域的顶尖技术和生产工艺,因此做起SSD的闪存芯片来可谓是得心应手。在英特尔与美光合作的NAND闪存芯片领域,其不断翻新的工艺使得SSD容量和速度都在提升,而成本却在降低——为其正式取代传统硬盘逐渐打开通路。

今年2月1日,英特尔和美光共同宣布了25nm工艺NAND闪存技术将用于最新的SSD固态一会那光盘,从而可以大幅度降低SSD的制造成本(相比目前主流的34nm NAND芯片)。例如组成一个256GB的固态硬盘(SSD)只需32个25纳米NAND芯片(之前则需要64个这样的芯片)。闪存芯片数量的减少也使得控制芯片和解决方案更加容易——相对的持续传输速度和随机速率也会有较大幅度的提升。

同城学生妹约炮但是工艺进步带来的性能提升并不是英特尔唯一在做的事情,NAND闪存标准才是它真正在推动的事情。面对东芝和三星的竞争压力,英特尔强调NAND闪存是唯一没有标准接口的消费类存储器,NAND闪存接口标准化同样需要加快推进。

开放式NAND闪存接口(ONFi)组织成立于2006年5月份,致力于推动NAND闪存接口的标准化,目前已有90多个成员。英特尔技术专家Amber Huffman表示,目前ONFi组织目前的工作主要有两方面,从ONFi 3.0开始进一步提升NAND接口性能,从200MT/s到400MT/s,同时与ONFi 1.0和ONFi 2.0兼容;另外一个方面就是致力于零纠错码的NAND发展。将依赖于NAND制程的功能从控制器中剥离出来,以减轻主控的负担,使得NAND性能得到进一步提升。

除了NAND闪存的标准制定,英特尔也在积极探索固态硬盘的新接口形式,有前面提到的SAS 6Gb、有已经成熟的SATA、还有PCIe。其中英特尔最看好PCI-E的固态硬盘,据英特尔技术专家Amber Huffman透露,PCI-E接口可以保证有效的带宽,为未来更高性能的固态硬盘乃至固态硬盘阵列提供足够的数据通道——而传统的SAS和SATA无疑会成为瓶颈。在Gartner的数据中,我们也看到了这一预期——其实PCI-E更多的满足了SSD固态硬盘在企业级应用对性能的需求。也因为这种快速崛起的新存储接入形式(如Fusion-IO已经推出了不少PCI-E的SSD产品),英特尔表示PCI-E固态硬盘缺乏一定标准。

同城学生妹约炮  英特尔技术专家Amber•Huffman明确指出:基于PCI-E的固态硬盘目前在主机控制器接口(HCI)上还没有统一的标准,这导致每一个固态硬盘厂商都需要为其固态硬盘提供专门的驱动程序,标准的缺乏使得基于PCI-E的固态硬盘市场发展具有巨大的阻力,固态硬盘厂商需要为每个操作系统配备一个驱动程序,这让基于PCI-E固态硬盘的验证周期和相应的成本大大上升,为此英特尔认为需要制定企业级的NVMHCI(非易失性存储主机控制器接口,Non-Volatile Memory Host Controller Interface,简称NVMHCI)标准。包括英特尔在内的50多家厂商组成的组织将在今年4月份推出0.5版本,此后在7月份、9月份、10月份分别推出0.7版本、0.9版本和候选版本,初步成型的1.0版本将在今年11月份推出。

笔者认为,英特尔看好PCI-E接口固态硬盘的另一个重要因素是——从Sandy-Bridge架构处理器开始(2011上半年推出),英特尔会将PCI-E控制器从北桥中挪入CPU,因此PCI-E总线将直接与CPU通信,其带宽和性能都将有巨大的提升。

英特尔希望通过NVMHCI和ONFi尽快标准化,一方面加快固态硬盘向更高性能发展,同时也利用标准化的过程,达到自身在固态硬盘领域的领导地位。当然,东芝和三星以及其他厂商也并不会袖手旁观,结果如何?年内就会见分晓。

3、SSD可做云计算缓冲层 HPC也将大规模部署

同城学生妹约炮应用在哪里?这是任何新技术、新产品都要面对的问题。早先在英特尔高性能计算研讨会上,就有来自石油行业的用户表示SSD目前还不能大规模的应用在勘探领域——性能虽然好,但是NAND闪存的读写寿命有限,容量和性价比目前还比不了传统硬盘。

但是来自英特尔专家团队的建议却表示,SSD在云计算时代将成为互联网企业的宠儿。首先是云计算所需要的底层虚拟化技术——虚拟机所在的虚拟盘对硬盘随机读写提出了巨大挑战。试想一个物理盘阵上划分着数个虚拟磁盘,有的负责数据库操作,有的负责视频流服务,有的则对应着随机搜索服务——SSD将完美的解决这种虚拟架构带来的随机数据读写操作。

因此,英特尔认为SSD固态硬盘目前最大的应用前景在于互联网企业数据中心的高速缓存和云计算中心的缓冲层。如上图是一个典型的云计算配置,缓冲层将对云计算和数据中心的数据处理带来重要的变革作用。英特尔认为在云计算数据中心中配置缓存阵列的缓冲服务器能够很好的满足缓冲层的需求。

目前英特尔为了满足数据中心缓冲层的需求,联合IBM公司共同推出了缓冲服务器Schooner。Schooner缓冲服务器专门为云计算数据中心而设计,由于利用英特尔固态硬盘组成闪存阵列,因此服务器在性能上得到很大提升。英特尔技术专家James Myers还称Schooner缓冲服务器和现有的应用及管理软件完全兼容。据了解,Schooner是一个即插即用的缓冲服务器——拥有两个四核至强5500处理器和英特尔X25-E SATA接口固态硬盘,具备较强的数据处理能力。并行的闪存控制器和8通道的千兆以太网卡使得Schooner在IO处理能力上得到很大提升,同时还具备较强的存储容量扩展能力。

英特尔认为云计算数据中心需要添加专有的缓冲层来提升数据流的传输和处理能力,而事实上在一些面向科研的HPC领域,SSD固态硬盘已经开始发挥重要作用。

同城学生妹约炮如去年底美国圣地亚哥超算中心(SDSC)已经开始大规模部署SSD固态硬盘,以期在高性能计算时,存储设备不再是瓶颈——海量数据的随机存取对存储系统是巨大的压力。而另一方面,在成千上万的硬盘部署中,SSD相比传统硬盘节省的功耗成本是一个巨大数字,另一方面由于其没有任何机械部件,因此不易发生故障,数据丢失率也比传统硬盘小。“这很好理解,只坏一个闪存芯片,可能只会丢掉几个G的数据,而传统硬盘一旦损坏,整个硬盘的所有数据都可能丢失。”该计算机中心主管Allan Snavely表示,“SSD具有更加快速的数据吞吐能力,在高性能计算中这一点极为重要。”

同城学生妹约炮半导体研究公司分析主管Jim Handy表示,在消费级领域,传统机械硬盘仍然是首选,但是对于科研、金融机构来说,数据的处理速度显得非常的重要,所以固态硬盘在这一领域将会逐步走俏。国内的百度、淘宝网等大规模集群服务器的拥有者也已经部署SSD,只不过是用做高速缓存。美国圣地亚哥超算中心是第一家开始大规模部署SSD的高性能计算中心,这标志着SSD在功耗节约和性能上已经可以令人心动。

(来源:    作者:)

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