本人简介 (#^_^#) 80 后企业 IT 基础架构从业人员, 从售后工程师进阶到售前顾问 5 年惠普企业产品售后 ( 原厂工业标准服务器存储方案实施 ) 3 年惠普企业产品售前 ( 惠普刀片系统 3PAR 存储中国总代理 ) 2 年戴尔企业产品售前 ( 服务器存储及解决方案铂金伙伴 ) 以

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雪叶
5 years ago
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1 钟勇售前技术顾问固态硬盘的前世今生上海宝存信息科技有限公司

2 本人简介 (#^_^#) 80 后企业 IT 基础架构从业人员, 从售后工程师进阶到售前顾问 5 年惠普企业产品售后 ( 原厂工业标准服务器存储方案实施 ) 3 年惠普企业产品售前 ( 惠普刀片系统 3PAR 存储中国总代理 ) 2 年戴尔企业产品售前 ( 服务器存储及解决方案铂金伙伴 ) 以上 10 年时间都在同一家公司, 担任不同的角色, 逐渐成长命运的分割线年加入宝存科技, 司职华东区售前技术顾问,Base 上海致力于帮助用户更好的利用闪存技术, 在数据库虚拟化分布式存储等场景下最大化 IT 基础架构的价值

3 硬盘 ---- 数据存储之地 1956 年,IBM 发明硬盘 1973 年,IBM 推出了 Winchester 密封结构硬盘 1996 年, 希捷推出首款 10K 转速的硬盘,3.5 英寸 1998 年, 日立推出首款 12K 转速的硬盘,2.5 英寸 2000 年, 希捷推出 15K 转速的 SCSI 硬盘,3.5 英寸 2007 年, 希捷推出其 15K 转速的 SAS 硬盘,2.5 英寸直到今年, 主流服务器本地存储仍然是 10K 和 15K 的 SAS 硬盘

4 为什么需要固态硬盘

5 性价比到底差多少 Capacity Cost HIGH CAPACITY HDD 300X Better Performance 15K RPM HDD 5000X Better Performance FLASH SSD 50X Higher Cost Transaction Performance PCIe FLASH 75X Higher Cost

6 固态硬盘的类型物理接口外观形态传输协议 SATA 2.5/3.5 英寸盘 /M.2 AHCI 协议 SAS 2.5/3.5 英寸盘 SCSI 协议 PCIe PCIe 卡 /2.5 英寸盘私有协议 /NVMe PS: 目前仍然有部分特殊行业 ( 军事工业控制 ) 使用其他非主流 SSD

7 SATA HDD 和 SSD 比较 - 随机读写 HDD SSD For SSD 读写速度 Up to 150/150 MB/s Up to 550/500 MB/s Up to 3.X 倍 4KB 随机读写延迟 ~1.5ms/1.7ms 0.02ms/0.02ms Up to 85 倍 4KB 随机读写 IOPS ~80/200 80K/70K Up to 1000 倍耗电 ( 使用中 ) ~15W ~3W ~1/5 倍 (UBER) 不可修复的错误比特率 < 1 in < 1 in Up to 1000 倍 $/GB < $0.1/GB $0.3~0.4/GB 成本已经接近!

8 15K SAS HDD 和 PCIe SSD 比较 - 随机读写 15K SAS HDD 4KB 随机读 / 写延迟 1000~2500 微秒 <100 微秒 3.2TB Direct IO 稳态 4KB IOPS 读 400/ 写 400 读 590,000/ 写 480,000 每个 IOPS 成本 ~6RMB ~0.2RMB 可写入数据量 / 天 (4K IOPS) 140GB~560GB (4K IOPS ~ 16K IOPS) 5DWPD 3 年总写入数据量 1.5PB~6PB ( 速度限制 ) 17.5PB ( 寿命限制 ) 故障模式随机, 不可预测可预测 PCIe SSD 拥有超高 IOPS 和带宽且功耗极低, 有效降低 IT 系统整体拥有成本和复杂度

9 全高半长 PCIe SSD 半高半长 PCIe SSD

10 2.5 英寸 PCIe SSD 2.5 英寸 SATA SSD

11 固态硬盘接口趋势 : U.2(SFF-8639) U.2 一种用于 2.5 英寸固态硬盘的企业级背板接口, 涵盖了 PCIe SATA 和 SAS U.2 拥有 6 个通道 4 个通道 ( 如下红色标示 ) 专供 PCIe 使用, 以直连 CPU 2 个通道 ( 如下蓝色标示 ) 专供 SAS 和 SATA 来连接 HBA/RAID 控制器或者芯片组

12 U.2 硬盘物理链路示例

13 固态硬盘的核心 ---- 主控芯片固态硬盘的大脑国际大厂长期垄断国内厂商已经迎头赶上大致分为 ASIC 和 FPGA 两种形态主控和固件是固态硬盘的基石不同类型的固态硬盘, 主控芯片承担的工作内容并不完全相同国内拥有 SSD 主控完全自主研发能力的仅有宝存华为等少数几家厂商

14 固态硬盘的细胞 -- 闪存颗粒 (NAND) 在固态硬盘中扮演着关键重要角色, 是数据存储的最终场所半导体制程工艺越来越先进, 在同一物理 Cell 单元中存储更多的 bit Flash Cell 结构

15 NAND 闪存颗粒的五大特性存在坏块, 出厂时会有, 使用过程中会动态产生读写必须以 page 为单位不可覆盖写, 必须擦出后才可写, 擦除以 block 为单位擦除次数有限制, 主流 MLC 颗粒大约 3000 至次写入数据存在 cell 上存在 bit 翻转现象, 即数据出错 FTL (Flash Translation Layer) 屏蔽 Flash 特性, 模拟成计算机通用存储设备 ECC/RAID FTL 算法是 SSD 的核心价值之一

16 FTL (Flash Translation Layer) 的几个概念垃圾回收,Garbage Collection (GC) 磨损均衡,Wear Leveling (WC) 写放大系数, Write Amplification (WA) Over-Provision (OP)

17 Device-Based 与 Host-Based SSD FTL 软件算法在主机上实现 ( 主要用于 PCIe SSD) 特点 : 利用主机 CPU 内存资源优点 : 延迟低, 容量大, 效率高, 灵活性好缺点 : 需要消耗少量主机资源代表 : 宝存 Fusion-IO 的 PCIe SSD FTL 软件算法在设备上实现 ( 主要用于 SATA SAS SSD) 特点 : 基于嵌入式系统, 设备自带 cpu 内存等优点 : 消耗主机资源较少缺点 : 容量小, 效率低, 功耗高, 灵活性差代表 : 所有 SATA SAS 接口 SSD, 所有遵循 NVMe 标准的 PCIe SSD

18 固态硬盘也可以软件定义宝存采用软件定义闪存架构提供完全可深度定制化接口 Atomic write Redo-log 优化 PCIe RAID etc

19 数据库 + 固态硬盘

20 关于宝存科技 - 宝存科技成立于 2011 年 9 月, 在北京深圳广州厦门重庆设有销售技术支持中心, 总部及研发中心位于上海 ; - 自主研发并拥有全部知识产权的 Direct-IO PCIe Flash 系列产品, 全球第一块单卡 6.4TB PCIe Flash 产品 ; - 中国第一块 U.2 接口 Flash 存储盘, 全球领先的 2.5 英寸 PCIe 接口技术 ; - 全球第一个基于全局 FTL 的通用 PCIe RAID 系统 ; - 已提交和正在申请的 PCT 专利数量近 20 件 ; - 互联网金融政企教育行业客户超 200 家 ; 年 7 月加入 Silicon Motion (NasdaqGS: SIMO) 大家庭 ; 年全年营业额达 1 亿人民币 ; 年第一季度订单金额超过 1.5 亿人民币

21 Thanks! Q & A

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Microsoft Word - View存储注意事项.doc VMware View .......................................................................... 3 Windows I/O.....................................................3...............................................................