當(dāng)閃存成為大勢(shì)所趨，浪潮ZNS SSD如何靠創(chuàng)新站上C位？

北京2021年11月18日 /美通社/ -- 今天的主角，是一枚巴掌大的SSD閃存盤。相比人們廣為熟知的U盤，恐怕一百個(gè)人里，99個(gè)沒有研究過企業(yè)級(jí)閃存盤，但成千上萬塊企業(yè)級(jí)閃存盤，卻或是鑲嵌在百度、騰訊、阿里、字節(jié)跳動(dòng)等互聯(lián)網(wǎng)巨擘的數(shù)據(jù)中心里，或是承載著銀行、運(yùn)營(yíng)商、大科研工程等核心行業(yè)用戶的關(guān)鍵業(yè)務(wù)?？梢哉f，企業(yè)級(jí)閃存盤，記錄并加速著整個(gè)數(shù)字時(shí)代。

浪潮存儲(chǔ)基于對(duì)新數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的前瞻洞察，在閃存盤關(guān)鍵部件領(lǐng)域持續(xù)投入和創(chuàng)新。早在2019年浪潮就進(jìn)入閃存領(lǐng)域并發(fā)布企業(yè)級(jí)NVMe SSD，時(shí)隔兩年再次推出新一代分區(qū)閃存盤 -- ZNS SSD，浪潮憑借快速創(chuàng)新能力站上了企業(yè)級(jí)閃存領(lǐng)域的“C位”。

ZNS SSD閃存盤  新技術(shù)集大成者

人類社會(huì)有個(gè)基本規(guī)律：每隔一段時(shí)間，會(huì)有一種東西出現(xiàn)，用來打破原有的平衡，形成新的平衡，這就是熵增定律。薛定諤曾經(jīng)說過“生命以負(fù)熵為生”，愛丁頓爵士也表示熵增定律是自然界至高無上的原則。

這個(gè)定律在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)領(lǐng)域也得到驗(yàn)證。從結(jié)繩石刻、竹簡(jiǎn)帛紙到磁帶磁盤，人類自誕生之日起就一直在探尋存儲(chǔ)信息的方式。如今，閃存盤實(shí)現(xiàn)了對(duì)機(jī)械盤的全面超越，根據(jù)中國(guó)信通院發(fā)布的《下一代數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)研究報(bào)告》，SSD閃存盤比機(jī)械盤性能高出1000倍以上、時(shí)延降低百倍、功耗降低70%，業(yè)界普遍認(rèn)為閃存盤是存儲(chǔ)行業(yè)的發(fā)展方向。

在生機(jī)勃勃、高速發(fā)展的閃存盤領(lǐng)域，ZNS SSD無疑是融合Open Channel和NVMe2.0新技術(shù)的集大成者。一方面，ZNS SSD是在Open Channel SSD開放通道閃存盤基礎(chǔ)上發(fā)展而來的，因此它繼承了Open Channel SSD I/O分離、可預(yù)測(cè)性延遲等優(yōu)勢(shì)。另一方面，ZNS協(xié)議將NVMe 2.0中的一部分進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化處理，簡(jiǎn)化了軟件架構(gòu)，化解了Open Channel過于靈活發(fā)散、不利于規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化的難題，使得企業(yè)更加易于根據(jù)自身場(chǎng)景需求更加進(jìn)行特定軟件開發(fā)。

浪潮信息存儲(chǔ)產(chǎn)品經(jīng)理宗崗崗表示，“相比普通SSD，新一代ZNS SSD具有三大優(yōu)勢(shì)”。一是采用順序?qū)懭敕绞酱蠓s減了整盤的寫放大，提升了SSD使用壽命；二是NAND閃存顆?？刂茩C(jī)制對(duì)應(yīng)用透明化，有效提升讀寫性能、降低了延遲；三是普通SSD保存每TB數(shù)需要提供1GB預(yù)留空間作為FTL（Flash Translation Layer）閃存轉(zhuǎn)換層，這就好比每本字典需要留幾頁(yè)作為目錄，浪潮ZNS SSD基于順序?qū)懭爰夹g(shù)降低了整盤的預(yù)留空間需求。

當(dāng)理想遇到現(xiàn)實(shí)  ZNS SSD技術(shù)門檻如何突破

像很多新技術(shù)一樣，盡管ZNS SSD具有諸多優(yōu)勢(shì)，但擺在它面前的還有諸多挑戰(zhàn)，對(duì)企業(yè)的技術(shù)能力提出了更高要求。ZNS SSD把FTL從SSD內(nèi)部遷移并開放給了上層的Host端，讓用戶可以根據(jù)自己需要靈活的擁有自己特定的FTL，但其軟件架構(gòu)必須重新設(shè)計(jì)，對(duì)企業(yè)用戶的技術(shù)能力提出了更高的要求。

當(dāng)對(duì)蓬勃發(fā)展的新技術(shù)迎面撞上骨感的現(xiàn)實(shí)，很多廠商會(huì)知難而退，但在浪潮信息SSD產(chǎn)品總經(jīng)理胡文鋒看來，這反而為浪潮存儲(chǔ)這樣的技術(shù)型廠商提供了創(chuàng)新和突破的空間。浪潮存儲(chǔ)能夠讓ZNS SSD標(biāo)準(zhǔn)更加規(guī)范、生態(tài)更加友好。由于其十分靈活的特性，國(guó)內(nèi)一些廠商特別是公有云廠商對(duì)ZNS SSD非常感興趣，一些應(yīng)用也在陸續(xù)落地，應(yīng)用效果逐步展現(xiàn)。

浪潮ZNS SSD創(chuàng)新之道：基于場(chǎng)景做定制

ZNS存儲(chǔ)技術(shù)針對(duì)的是云場(chǎng)景應(yīng)用，適用于大容量空間存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)，例如高清視頻、圖像等。浪潮存儲(chǔ)SSD研發(fā)團(tuán)隊(duì)與云服務(wù)提供商緊密合作，對(duì)其軟件堆棧進(jìn)行自上而下的優(yōu)化，完成了業(yè)務(wù)適配和定制化SSD開發(fā)，實(shí)現(xiàn)了分區(qū)存儲(chǔ)，技術(shù)實(shí)力得到了用戶高度認(rèn)可，滿足業(yè)務(wù)發(fā)展需求的同時(shí)，TCO總體擁有成本大幅降低，為企業(yè)帶來了可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

面對(duì)SSD盤價(jià)格居高不下的狀態(tài)，浪潮在國(guó)內(nèi)率先推出了新一代ZNS SSD全新架構(gòu)方案，在性能、容量、壽命、成本、易用性等方面實(shí)現(xiàn)了飛躍式提升。

以一個(gè)8.5T容量的浪潮ZNS SSD與一個(gè)6.4T容量的普通SSD作為對(duì)照，以半隨機(jī)模式進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試流程如下：用應(yīng)用軟件模擬2個(gè)順序?qū)懭霐?shù)據(jù)流，數(shù)據(jù)塊大小是128k，兩個(gè)數(shù)據(jù)流分別操作全盤各50%的容量，空盤開始執(zhí)行測(cè)試，直至達(dá)到穩(wěn)態(tài)。

測(cè)試結(jié)果顯示，浪潮ZNS SSD總帶寬穩(wěn)定在3.2GB/s，而普通SSD總帶寬從3.2GB/s下降并穩(wěn)定在0.8GB/s至1.1GB/s。對(duì)比普通SSD，浪潮ZNS SSD容量提升了33%，壽命延長(zhǎng)了140%，性能超出210%；同時(shí)，每GB的成本下降了60%，整體TCO降低了24%。

浪潮：打造全球領(lǐng)先的自主品牌SSD

與國(guó)內(nèi)很多廠商不同，浪潮是先有服務(wù)器再有SSD。2020年浪潮服務(wù)器在中國(guó)的市場(chǎng)份額超40%，使用的企業(yè)級(jí)SSD已經(jīng)超過200萬片。浪潮企業(yè)級(jí)SSD不僅可以在浪潮服務(wù)器、存儲(chǔ)、超融合產(chǎn)品中有大量應(yīng)用，還可以適配支持過億表單的數(shù)據(jù)庫(kù)場(chǎng)景。

IDC預(yù)計(jì)到2023年有超過90%的數(shù)據(jù)將由機(jī)器產(chǎn)生，生成的數(shù)據(jù)總量將達(dá)到103 ZB，企業(yè)面臨三大挑戰(zhàn)：其一如何管理多樣化、離散化數(shù)據(jù)，其二需要平衡性能、密度和成本，其三如何通過軟硬件協(xié)同實(shí)現(xiàn)降本增效。以數(shù)據(jù)庫(kù)為例，浪潮存儲(chǔ)將云溪數(shù)據(jù)庫(kù)與ZNS SSD進(jìn)行了聯(lián)調(diào)優(yōu)化，把ZenFS作為后端存儲(chǔ)RocksDB的新型底層，將Zone映射到SST(Static Sorted Table，靜態(tài)排序表文件)，底層存儲(chǔ)介質(zhì)ZNS SSD以Zone形式寫入數(shù)據(jù)，使得SSD寫放大降為1，壽命提升140%，成本大幅降低。

同時(shí)，浪潮企業(yè)SSD還可以直接向行業(yè)用戶供貨，目前浪潮企業(yè)級(jí)SSD已經(jīng)應(yīng)用于通信運(yùn)營(yíng)商、頂級(jí)公有云廠商以及金融等行業(yè)核心用戶場(chǎng)景。

不僅如此，浪潮SSD還助力浪潮分布式存儲(chǔ)、云海虛擬化產(chǎn)品在國(guó)際基準(zhǔn)性能測(cè)試中刷新紀(jì)錄。今年7月，浪潮企業(yè)級(jí)SSD助力浪潮分布式存儲(chǔ)在SPC-1測(cè)評(píng)中獲得全球第一，隨后在8月份，采用浪潮SSDD的浪潮云海虛擬化InCloud Rail獲得SPECVirt全球第一。“未來隨著云、大數(shù)據(jù)、AI等新技術(shù)發(fā)展，海量非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)爆發(fā)，浪潮企業(yè)級(jí)SSD會(huì)迎來更廣闊的應(yīng)用空間”，宗崗崗表示。

浪潮存儲(chǔ)基于“云存智用運(yùn)籌新數(shù)據(jù)”理念，在發(fā)力分布式存儲(chǔ)和全閃存儲(chǔ)兩大存儲(chǔ)平臺(tái)之外，不斷推出更高性能、更大容量的SSD固態(tài)盤，實(shí)現(xiàn)從存儲(chǔ)部件到存儲(chǔ)系統(tǒng)的全面創(chuàng)新，加速企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型。