看看你的儲存有這對“黃金搭檔”了嗎？

天下武功，唯快不破

這句話放眼各個領域，仍然都很適用

就拿出行來說

如今，高鐵時速已超過350公里

北京到上海只需四個多小時

不坐飛機也能輕鬆實現當天往返

我們早已習慣在網上購物

而送貨速度快成為大大的加分項

上午下單下午送達的便捷

讓很多消費者欲罷不能

從某種程度上而言

快，就是效率，就是業績，就是競爭力

同樣，這句話放在儲存領域也是如此

“儲存”對企業的重要性不言而喻。目前，“儲存”已歷經了四代。第一代儲存DAS開放系統直連儲存，第二代SAN共享網路儲存，第三代統一儲存，第四代全快閃記憶體儲。目前廣泛採用的就是第四代儲存。

長江後浪推前浪，一代更比一代強。如今，儲存已經開始朝向第五代進化。

“第五代儲存”

“

第五代儲存

”這個概念是近日戴爾科技集團在聯合IDC釋出的《第五代儲存主力企業數字化轉型》報告中正式提出的。

第五代智慧儲存

，將成為未來企業級智聯儲存的首選。它將採用“

NVMe架構+SCM

”這一“

黃金搭檔

”，大大降低延時，提供前所未有的高效能。

那麼，

第五代儲存的“黃金搭檔”是如何發力的呢？第五代儲存與現有的第四代儲存有什麼區別呢？

我們先來看看第四代儲存的主要特點有哪些：

控制器A/A架構

：全閃關注在高IOPS場景，傳統的A/P架構在控制器發生故障時，LUN的歸屬需發生切換動作，I/O無響應現象。

重刪壓縮

：重刪是快閃記憶體最基本特性之一，分為Inline和Postline，但對快閃記憶體Inline才能體現真正價值。重刪一般分為HASH指紋演算法（以SHA-1為例說明，存在碰撞問題）和按位元組對比法兩種，逐位元組對比可靠性高，但會嚴重影響快閃記憶體效能，所以很少使用，只在資料一致性要求非常嚴格的場景下使用。

SSD介面

：由於SSD優異的高隨機IOPS效能、SSD單盤容量變大加上儲存軟體特性加持單TB成本價效比越高，使得近幾年全閃替換混合陣列越來越多。基於硬碟的發展，SSD的介面沿用了部分HDD技術，包含介面技術，現在絕大多數SSD都是採用SATA/SAS介面。

FLASH分類

：NAND Flash可根據Cell儲存bit資料位的不同分為SLC，MLC，TLC，其中MLC還分為eMLC，MLC和cMLC。由於不同型別顆粒結構不同，所有導致了不同顆粒間資料儲存能力，效能和可靠性存在差異。現主流全快閃記憶體儲使用eMLC和TLC為主。

如上所述，

現有大部分主流全快閃記憶體儲繼續使用著SCSI+SAS介面

的組合，但是，這個組合在快閃記憶體中已經逐漸出現疲態，已經不能滿足一些新的需求。

而與第四代儲存不同的是，

第五代儲存採用的是NVMe架構

。

那麼，NVMe架構有何優勢？

這個問題，我們得從SSD說起。

從SSD到NVMe

SSD儲存介質和介面技術一直處於不斷向前發展和演進的過程。SSD分為幾個階段，第一個階段是

SATA SSD或者SATA/SAS SSD

為主導，這個階段介質以SLC和eMLC為主。第二個階段是

PCIe SSD

，PCIeSSD最大的問題是不標準，很多私有化協議各自為政，基於FTL位置不同主要分為Hostbased SSD和DevicebaseSSD。

直到NVMe時代才統一了介面和協議標準

，在NVMe標準中，和傳統的SATA/SAS相比，一個重大的差別是引入了多佇列機制。

▲戴爾易安信PowerMax NVMe架構圖

何為多佇列技術？

在原有的AHCI規範中，只定義了一個互動佇列，那麼主機與HDD之間的資料互動只能透過一個佇列通訊，多核處理器也只能透過一個佇列與HDD進行資料互動。在磁碟儲存時代，由於磁碟是慢速裝置，所以一個佇列也就夠用了。

多個處理器核透過一個共享佇列與磁碟進行資料互動，雖然處理器之間會存在資源競爭，但是相比磁碟的效能，處理器之間競爭所引入的開銷實在是微乎其微，可以忽略。在磁碟儲存時代，單佇列有其他的好處，一個佇列存在一個IO排程器，可以很好的保證提交請求的IO順序最最佳化。

和磁碟相比，半導體儲存介質具有很高的效能，AHCI原有的規範不再適用，原有的假設也已經不復存在，

在此背景下NVMe規範誕生了

。

NVMe規範替代了原有的AHCI規範，並且軟體層面的處理命令也進行了重新定義，不再採用SCSI/ATA命令規範集。

在NVMe時代，外設和處理器之間的距離更近了，不再需要像SAS一樣的面向連線的儲存通訊網路。

相比於以前的AHCI、SAS等協議規範，NVMe規範是一種非常簡化，面向新型儲存介質的協議規範。

該規範的推出，

將儲存外設一下子拉到了處理器區域性總線上，效能大為提升。

並且主機和SSD處理器之間採用多佇列的設計，適應了多核的發展趨勢，每個處理器核與SSD之間可以採用獨立的硬體Queue Pair進行資料互動。

但實際上，只是有NVMe架構還不夠。縱觀SSD發展，NVMe的出現雖然對介面標準和資料傳輸效率上得到了跨越式的提升，但是儲存介質目前主流還是基於NANDFlash實現。

那再往前發展，儲存介質應該怎麼發展呢？

答案是SCM(Storage Class Memory)。

SCM+NVMe第五代儲存的黃金搭檔

SCM具備Persistent Memory介質和NVM（Non-Volatile Memory）介質特性。更重要的是SCM沒有NAND Flash順序寫入和寫前擦除的約束，操作過程更簡單。

SCM介質的在壽命和資料保持能力方面的表現也遠超NAND Flash。基於這些特點，業界普遍認為SCM會成為顛覆儲存系統設計的新一代介質，並優先應用於效能和可靠性要求較高的場景。

Intel/Micron釋出3DX（PRAM）之後，各大廠家都加大了SCM介質的投入，從上圖可見，SCM目前的主要應用都是聚焦於填充SRAM和Storage之間的容量和效能GAP。

在寫效能上，NVMe+SCM始終能保持高頻寬低延時的優勢，相較於NVMe Flash其延時能始終低於30us，遠遠低於Flash介質的100us，優勢顯而易見。相對於延時敏感性應用，SCM加持NVMe特效能穩定的保持高IO低延時的效能。

Intel Optane（傲騰）系列硬碟透過實踐證明NVMe和SCM配對時才會顯現更大的儲存優勢，那時資料儲存將會迎來重大飛躍，NVMe的未來屬於SCM。

在這裡，就不能不提到戴爾易安信PowerMax。PowerMax重新定義了全快閃記憶體儲，完美結合了“NVMe+SCM”這一“黃金搭檔”，助力戴爾易安信引領第五代儲存。

PowerMax憑什麼是

第五代儲存的實力擔當

下面我們就來看看PowerMax的四大頂級實力：

1PowerMax是儲存陣列中的標杆

針對混合工作負載，PowerMax可提供最高1000萬次IOPS（RRH8K）、150GB/s的頻寬和290微秒的可預測的相應時間，從而實現了前所未有的效能級別。

它是為當前和未來的任務關鍵型應用程式而設計的真正的第0層儲存，這些應用程式包括資料庫和應用程式，以及實時分析，它們要求不折不扣的穩定執行時間和極低的IO響應延遲。

憑藉每機架500萬次IOPS和每單元（機架單元）12。5萬次IOPS的讀寫速度，PowerMax 8000在企業陣列效能密度方面保持領先。它還支援開放系統與大型機的混合環境；PowerMax 2000作為新一代高階企業儲存的入門級產品，以中端市場的經濟性提供了豐富的資料服務和高可用性。

2後端完全採用NVMe並將最終實現端到端NVMe

PowerMax憑藉一種未來無憂的端到端NVMe多控制器體系結構提供了前所未有的高效能。推動實現更高級別效能的關鍵在於NVMe，相比SAS協議，它是為新快閃記憶體介質而設計的一種高效能協議。

NVMe的架構設計目標是利用現代多核CPU和固態硬碟的平行處理這一理念，以突破為普通硬碟驅動器設計的儲存協議（基於SCSI的協議，如SAS）存在的限制。換言之，採用同樣的NAND SSD閃盤介質，底層採用NVMe協議比採用SAS協議，在效能上有質的差別。

NVMe更大限度地提高了多控制器全快閃記憶體陣列的處理能力，而且更重要的是，它透過對儲存類記憶體（SCM：Storage ClassMemory）的支援，為新一代介質技術的顛覆性創新敞開了大門。SCM將帶來效能的數量級提升，以彌補快閃記憶體驅動器與易失性記憶體（DRAM）之間的效能差距。

PowerMax在技術上已完全支援基於NVMe的快閃記憶體，且SCM介質已在戴爾易安信的Roadmap上；當前，PowerMax的後端已完全採用NVMe協議及技術，下一個階段將全面升級至NVMe over Fabric（NVMeoF）提供主機連線，相應的主機與SAN交換機只要配置支援NVMeoF的HBA卡與埠即可最終達到全面的端到端的NVMe架構。

3內建機器學習引擎自動最佳化資料，遠超傳統儲存分層技術

PowerMax OS是針對新一代介質而最佳化的儲存作業系統，它藉助一個內建的具備機器學習能力的引擎而真正實現了自主儲存。

與傳統儲存的分層功能相比，前者只是間隔一個時間段後對忙閒資料塊進行不同效能儲存層級的遷移；而內建的機器學習引擎可自動最佳化資料，可以基於IO特徵自動將資料放置在正確的介質型別（快閃記憶體或SCM）上，同時基於IO特徵判斷是否需要進行壓縮去重。

為實現此目的，它每天平均分析並預測4000萬個資料集，並基於此作出超過60億個決策。該引擎使用預測性分析和模式識別來更大限度地提高效能，而又不會產生管理開銷。

戴爾易安信是一家能夠提供這一智慧化級別的公司，當前我們可以跨整個客戶群實時分析超過4250億個資料集，而沒有任何管理開銷。

PowerMax陣列為簡便性而打造，並基於應用裝置打包提供了Essentials與Pro軟體包，其中Pro軟體包添加了增強的安全性、遠端複製、eNAS、最佳化以及管理功能。

4更高效的線內重複資料消除和壓縮

PowerMax藉助最高可實現5：1資料縮減率（平均為3：1）的線內重複資料消除和壓縮、節省空間的快照和精簡資源調配，而提供了極高的效率。

其線內重複資料消除和壓縮功能採用專門的硬體模組來實現，對效能幾乎沒有任何影響，可與所有資料服務搭配使用，而且是由應用程式開啟/關閉的。

不過，需要注意的是，在目前網際網路應用衝擊下，僅僅儲存後端支援NVMe還遠遠不夠，如何保證低延時已不僅僅是儲存的瓶頸，前端主機也必須加持NVMe的特性，這樣才能始終保持IO的穩定性。