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英特尔突破存储瓶颈 战略起了非常重要的作用

日期:2019-12-9 (来源:互联网)

作为数据存储基础设施领域近年来的一大创新,在2019年,英特尔傲腾在更多场景下普及和落地了,2019年12月,在中国数据与存储峰会上,英特尔中国区非易失性存储事业部总经理刘钢为2019年的非易失性存储在中国的发展做了一个总结,并宣布2020年将发布新一代的傲腾。

英特尔突破存储瓶颈 BCX71G战略起了非常重要的作用

在笔者看来,2019年英特尔基于傲腾的创新存储方案已经有了越来越多的应用案例,创新方案在一些有较高创新热情的企业中率先落地,创新所带来的价值在行业非常具有代表性,2019年中国存储峰会的现场,英特尔展台前人头攒动,许多人对于傲腾存储都表现出了兴趣。2020年随着更具竞争力的新一代方案推出后后,势必将进入加速发展的阶段。

存储堆栈的性能和容量鸿沟

英特尔反复提及的金字塔是从DRAM到3D Xpoint(傲腾使用的介质),再从NAND到磁盘(磁带)组成的。从上到下容量越来越高,单位成本越来越低,但性能越来越低。

首先从容量来看。在数据量飞速增长的时代,NAND容量也在飞速增长,NAND SSD的应用场景开始挤压磁盘的发展空间。遗憾的是,DRAM容量的增长步伐远远落后,这使得DRAM到NAND之间的容量鸿沟越来越大。

从SLC到QLC,延迟不断提升 从SLC到QLC,吞吐带宽不断下降

除了容量以外,更严重的是性能问题。从MLC到TLC再到QLC,NAND容量增长的过程中时延不断加剧,而且,在现有的带宽限制下,单位空间占用的带宽会减少整体的性能会越来越低。

刘钢还总结了数据缓存上下层分层的一个现象,在实际应用中,一个存储层90%的时间都只访问10%的数据,作为最佳实践,需要将10%的数据放在性能更高的介质上,这就是存储分层之间的大致关系。

如今应用系统中需要靠近CPU的数据也越来越多,DRAM的容量增长速度太慢,使得现有的存储架构分层系统出现鸿沟,系统整体性能的提升受到了存储架构的限制,存储是瓶颈。

英特尔如何突破存储瓶颈

当DRAM和NAND的层级关系不符合分级存储规则时,业内出现了许多方案来进行应对,有的在用SLC模拟成内存,英特尔傲腾则用创新介质打造了近似内存性能的方案,在DRAM和NAND之间加入一个层级。

伴随数据量的增长,存储首要任务就是提升容量。在容量的演进道路上,由于DRAM是平面结构,增长方式受限,容量龟速增长,而3D Xpoint(傲腾的介质)其实跟3D NAND更像,都可以通过堆叠技术提升容量和密度。

3D NAND的堆叠技术方案有两大派系,一种是浮栅技术(Floating gate),另外一种是电荷截取技术(Charge Trap)。浮栅技术的上下单元之间是分离的,而电荷截取技术上下层之间是连通的,当两者都是几十层的水平时,差异不大,当变为几百层之后,电荷截取技术的上下电荷之间会发生串扰,随着时间的推移,电子流失会造成数据不可靠。

浮栅技术方案在数据可靠性方面的优势

浮栅技术虽然工艺更复杂一些,但是在数据保留方面更可靠一点。在NAND层数越来越高的时候,浮栅技术更有优势,英特尔采取的是浮栅技术方案,也就是说可以把3D NAND做到更高层,实现更高的存储密度。

现如今的第一代3D XPoint(傲腾的介质)架构,中间有两个Deck。刘钢介绍说,明年第二代3D Xpoint中将采用堆叠技术放置4个Deck。这是3D Xpoint的容量增长策略,傲腾可以像3D NAND一样持续不断演进,第三代3D Xpoint着重在性能上进一步优化。

英特尔基于傲腾的创新是有长远且清晰的Roadmap的,这种Roadmap可以给用户充足的信任感,相信英特尔会持续投入,相信傲腾有未来,这对于企业级用户来说非常重要,创新绝非一时兴起,是要持久投入长远布局的。

多种多样的傲腾落地方案

在实践中,英特尔傲腾分为两种应用类型,一种是当做内存用,性能略逊于DRAM,但价格比DRAM便宜,可部分替代内存。一种是用作SSD,但延迟比NAND SSD低,而且耐久性比NAND SSD要高很多。

傲腾技术首先在互联网公司落地:

比如百度把英特尔傲腾固态盘+英特尔QLC SSD的方案用在了智能云平台上,打造了高性能的全闪解决方案,IOPS更高而且更稳定,为AI、高性能计算提供统一接口的对象存储服务,令人惊叹的是,TCO还降低了60%。

比如阿里把PolarDB的Journal放在傲腾SSD上,大幅提升了PloarDB的数据库性能表现。

比如快手用了傲腾持久内存来支撑Redis方案,将内存扩展到TB级,整体方案性能不减(与纯DRAM方案相比),但成本有大幅下降。

随着应用的深入,一些应用挖掘到了傲腾持久内存的非易失性,使得一些大型应用的故障恢复时间从原来几个小时变成几分钟。在快手,在中国电信的系统应用中得到了体现。

中国电信四川ABM系统中使用傲腾固态盘来保证REDO数据的高并发、大数据量、响应速度高要求的特性。

在海鑫科技掌纹识别系统中,傲腾持久内存部分替代了内存存储池存储比对样本,用更有成本优势的傲腾持久内存方案打造了不逊于原有DRAM方案的内存池。

傲腾的应用案例还有很多,用户对傲腾的应用其实可以分两类,一种是单纯的替换硬件,一种是在替换硬件的同时也对应用做针对性的优化和修改,为了帮助用户用上傲腾,英特尔还推出了一些免费软件,比如在加速青云NeonSAN时,在傲腾固态盘的基础上使用了一个叫iCAS的缓存加速软件,自动识别冷热数据后进行分层。

从媒体的视角来看,非常多的行业已经成功部署了傲腾创新存储方案。刘钢也表示,目前英特尔正在全球范围内与合作伙伴密切合作打造生态。

在中国市场上,我们看到英特尔与浪潮联合开发内置了傲腾的软硬一体化Ceph分布式存储解决方案,不仅大大降低用户使用傲腾的门槛,性能与容量与没有傲腾的方案相比均有明显提升。英特尔双端口NVMe SSD——DC 4800X有双控高可用设计,被视为打造高可用存储方案的有力武器,全球范围内包括戴尔易安信的PowerMax,在中国,浪潮在中端存储AS5000G5中也都在使用。

当然,英特尔的存储创新方案不只傲腾,在NAND方面也在引领行业,最近还发布了96层的QLC 3D NAND产品——665p,这显示了英特尔在工艺研发制造上的优势,在企业级应用上,金山云的CDN服务器中使用了英特尔QLC方案,配合最新的至强处理器,使得单台设备的服务能力提高了四倍,TCO也有显著降低,QLC的使用开创了CDN行业的先例。

结语

既有傲腾也有3D NAND,英特尔的存储战略还是非常全面的,从遍地开花的应用案例中可见,2019年的英特尔在突破存储的瓶颈上成果显著。