數(shù)據(jù)中心NVMe SSD進(jìn)入PCle5.0階段

IDC數(shù)據(jù)顯示，2021年企業(yè)級固態(tài)硬盤的全球營收，已經(jīng)達(dá)到傳統(tǒng)機(jī)械硬盤的1.3倍，那么，SSD固態(tài)硬盤和HDD機(jī)械硬盤是怎樣一種關(guān)系，未來走向如何？

寶存科技產(chǎn)品研發(fā)副總姜海給出了自己的判斷，他認(rèn)為：“在數(shù)據(jù)中心，HDD機(jī)械硬盤短期內(nèi)還有成本優(yōu)勢，但隨著SSD的成本進(jìn)一步降低，HDD機(jī)械硬盤最后的份額會越來越小，但HDD機(jī)械硬盤可能很長一段時間都不會消失，就像現(xiàn)在的磁帶依然還有一定的份額，但市場空間會遭遇SSD固態(tài)硬盤的強(qiáng)勢碾壓?！?/p>

2022年4月，寶存科技的PCle NVMe Gen4 SP4E/ SP4X系列固態(tài)硬盤開始實現(xiàn)量產(chǎn)，借助母公司慧榮科技的SM8266主控方案，搭載16通道，可釋放PCle總線進(jìn)化到Gen4的更高速性能，解決更多IO瓶頸。PCle NVMe Gen4固態(tài)硬盤，采用了寶存科技獨有的性能優(yōu)化算法固件，能更好地滿足企業(yè)級存儲所需要的高讀取IOPs、低延遲與高耐用性需求。同時，搭配3D eTLC閃存，最高容量可達(dá)7.68 TB。

PCle NVMe Gen4 SP4E/SP4X，為企業(yè)級存儲帶來高讀取IOPs、低延遲與高耐用性能力，能充分滿足數(shù)據(jù)中心各種工作負(fù)載的性能需求，包括數(shù)據(jù)庫、OLTP/OLAP、云計算、大數(shù)據(jù)分析以及高頻交易及檢索等。其中，對于數(shù)據(jù)庫的支持，不僅包括原子性寫入能力，還能在壓縮上進(jìn)一步增強(qiáng)。整體上看，其在低延時和性能方面的表現(xiàn)，完全可以對標(biāo)國際大廠。

相比上一代產(chǎn)品，Gen5的性能更強(qiáng)，讀寫速度更快?！癙Cle NVMe SSD Gen5系列產(chǎn)品，已經(jīng)在內(nèi)部進(jìn)行測試了，預(yù)計明年中期會有工程樣品?！苯１硎?。

PCIe1.0標(biāo)準(zhǔn)于2003年發(fā)布，每通道傳輸速率2.5 GT/s。4年后，PCIe2.0標(biāo)準(zhǔn)誕生，每通道傳輸速率達(dá)到5.0 GT/s，傳輸能力實現(xiàn)了翻倍。2010年，PCIe3.0標(biāo)準(zhǔn)推出，傳輸速率是8.0GT/s；2017年，PCIe4.0標(biāo)準(zhǔn)的傳輸速率是16GT/s；2019年，PCIe5.0標(biāo)準(zhǔn)達(dá)到32 GT/s。從演進(jìn)路線來看，基本上是幾年一迭代，每次迭代都會帶來翻倍的帶寬。

在新標(biāo)準(zhǔn)下，數(shù)據(jù)中心的底層架構(gòu)和生態(tài)會發(fā)生根本性變化，在CPU，GPU，DPU和軟件及存儲器等基礎(chǔ)設(shè)施層面，會形成計算池化、網(wǎng)絡(luò)池化，這意味著企業(yè)級SSD固態(tài)硬盤在性能、功耗/散熱、QoS會面臨更大挑戰(zhàn)。所以，PCle5.0版本產(chǎn)品雖然即將發(fā)布，但并不代表PCle4.0產(chǎn)品就沒有機(jī)會，因為，從產(chǎn)品設(shè)計、測試到發(fā)布，還有一段時間需要克服性能、功耗等一系列技術(shù)難題。

在姜海看來，3D TLC的層數(shù)還在不斷增長，整體性能要優(yōu)于QLC和PLC。如果TLC本身的層數(shù)一直在以正常速度擴(kuò)展，那其實PLC和QLC的收益的探索就會放緩。目前來看，PLC和QLC的在企業(yè)級的應(yīng)用進(jìn)展非常緩慢，在單獨使用的情況下QLC的性能及壽命與TLC有較大的差距，由于Optane的淡出，QLC/PLC在企業(yè)級的應(yīng)用需要SCM或NVDIMM的加持。QLC也存在較大的retention的問題，掉電以后可能較易丟失數(shù)據(jù)，意味著采用QLC盤的機(jī)架不能像采用HDD的機(jī)架能隨意停電，這在部署上存在較大挑戰(zhàn)。寶存科技會結(jié)合用戶的實際應(yīng)用情況，不管是Gen4，還是Gen5，會繼續(xù)在高性能盤上聚焦于3D TLC而同時關(guān)注探索在QLC/PLC在ZNS上的應(yīng)用。

姜海認(rèn)為，數(shù)字經(jīng)濟(jì)帶來的直接影響就是數(shù)據(jù)爆炸，尤其在AI、5G、大數(shù)據(jù)、自動駕駛等大基建的帶動下，數(shù)據(jù)高速增長，導(dǎo)致各行各業(yè)的企業(yè)，對存儲的需求越來越旺盛，對性能要求也越來越高。

在現(xiàn)代化數(shù)據(jù)中心服務(wù)場景中，數(shù)據(jù)量大、工作負(fù)載復(fù)雜。與此同時，大型數(shù)據(jù)中心還有降本增效、低碳環(huán)保的要求，所以存儲產(chǎn)品也要不斷與時俱進(jìn)，既能滿足大數(shù)據(jù)的存儲需求，又要考慮經(jīng)濟(jì)成本、環(huán)境保護(hù)等綜合因素。

具體來說，滿足用戶需求的下一代存儲產(chǎn)品在高帶寬、低延遲以及更高的讀寫速度方面，有更出色表現(xiàn)。同時，需要在各種企業(yè)級IO負(fù)載及多命名空間下提供更優(yōu)異的穩(wěn)態(tài)下的QoS。這需要在主控架構(gòu)升級的同時，充分利用NAND的特性、QoS隔離管理引擎及先進(jìn)的軟硬件算法，全面保障企業(yè)及數(shù)據(jù)中心應(yīng)用體驗。

同時，數(shù)據(jù)安全也是SSD固態(tài)硬盤應(yīng)該關(guān)注的重點，要能提供雙重保護(hù)能力，比如通過完整的掉電保護(hù)、電容可靠性檢測、高溫監(jiān)控保護(hù)等能力，確保數(shù)據(jù)不丟失。

從Gen4的市場表現(xiàn)來看，不管是提供企業(yè)級存儲的原廠，還是主控公司及模組廠商都在努力進(jìn)取，爭取最大市場份額。在運營商的最近招標(biāo)中，就有全球大約20家企業(yè)級SSD廠商參與競爭。隨著競爭的白熱化，真正能持續(xù)投入和發(fā)展的公司需要有在技術(shù)上、市場長期投入和耕耘的決心和資金，扎實的核心技術(shù)（主控/固件/介質(zhì)管理），穩(wěn)定的核心技術(shù)團(tuán)隊，可盈利的商業(yè)模式等。