细说企业级SSD的那些高价值特性

日期:2023-11-16 浏览:1765 分享:

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企业级SSD(Solid State Drive)是基于闪存技术的高性能、高可靠性的固态硬盘,专为满足企业级应用场景的需求而设计。为了满足各种高速数据处理和可靠性要求较高的应用场景,企业级SSD在设计和制造过程中通常考虑的关键因素有高性能、高可靠性、可维护性、高安全性等。


领先的功能性和加速性


云化、虚拟化等技术趋势的持续演进对存储设备在内的IT基础设施,在性能以及灵活性方面提出更高的要求。对于SSD而言,要确保功能性与加速优化的领先,需要关注一些重点指标和特性,常见的包括:

1.多命名空间:将闪存空间划分成若干个独立的逻辑存储空间,可实现资源利用率的提升、性能隔离、数据安全以及带宽控制等目的,大幅提高SSD的灵活性。


2.单根I/O 虚拟化(SR-IOV):是一种将PCIe物理硬件资源共享给虚拟机的标准,是基于硬件的虚拟化方案。SR-IOV可将单个物理设备虚拟出多个PCIe设备,从虚拟机环境即可直接访问硬件,提高I/O性能。与其他功能相结合,可进一步实现数据隔离以及QoS性能保障等目标。


3.TRIM操作操作系统通过TRIM命令通知SSD无效数据所在地址,减少后续写入操作所产生的垃圾数据,提高垃圾回收时的效率,以及提高SSD的读写速度和寿命。


4.多流技术:SSD根据上层主机提供的Stream ID进行冷热数据的识别,将具有相同或相似生命周期的数据写入到相同的擦除单元中。通过对写入操作的优化,有效降低写放大系数,提高SSD的性能和耐用性。


丰富的可维护性


随着存储方案的不断丰富和升级,诸如超融合方案这样要求全天候服务的情况越来越普遍。在这样的系统中,对软件和硬件的监控以及集群业务的日常运维是非常关键的工作。当存储节点或SSD硬盘发生故障时,可能会对整个集群的业务产生影响,导致性能下降甚至业务中断。因此,SSD硬盘的可维护性对于维持集群的高性能和稳定运行至关重要,典型功能包括:

1. 健康监控:通过标准的管理接口获取健康监控信息,用户可了解SSD状态以及预测可能出现的问题。健康监控可以记录SSD的温度、使用时间、读写次数、坏块数量等参数,并提供智能报警和建议。


2. 带外管理:当服务器厂商不具备上层应用程序的接管权限时,管理员可借助带外管理(Out-of-Band Management)实现远程维护、巡检硬盘等操作。


3. 热插拔:企业级SSD可借助电容提供的备用电源,在主机电源故障、暴力热插拔、或外部供电中断等情况下,确保数据被正确地写入闪存存储介质。


4. 后台巡检:NAND特性受电磁隧道效应影响,下电时有逃逸风险,带电时有读写干扰,经过长时间的运行,盘内数据可能发生偏移。系统可提供全盘巡检,并根据偏移量采取数据搬迁恢复等策略,以保证SSD离电后数据仍然可以保存一定的天数。


5. 在线诊断当SSD出现下电失败或呈现只读状态时,在线诊断功能可以提供修复建议,减少用户不必要的线下插拔盘操作,降低故障恢复成本。


完备的可靠性


在常见的云场景下,用户数据传输路径愈发复杂,数据在经历多个部件和软件流程后,都有可能在中间环节出现错误而导致SSD存储数据的错误。由此可见,存储设备可靠性的提升对于数据的保护尤为重要。

1. 端到端数据保护在数据流经的每个环节都提供相应的保护机制,例如在PCIe接口、SSD控制器、闪存接口等位置,各段的传输路径都提供纠错或检错算法,降低数据出错的概率和风险。这种保护也叫全路径端到端数据保护能力,可以通过不可修复错误率(Uncorrectable Bit Error Rate,简称UBER)进行量化。


2. DIF/DIX特性:数据读写、存储、传输过程中出现比特跳变但系统未检测到,将造成静默数据错误,其中,FPGA发生比特跳变的错误高于ASCI。NVMe借助在SSD控制器内添加保护信息PI(Protection Information)完成数据一致性的检验。PI可支持DIF(Data Integrity Field)和DIX(Data Integrity Extensions)两种数据保护机制。其中,DIF保证HBA、阵列和硬盘的数据完整性,而DIX保证应用、主机系统、HBA卡的数据完整性。若PI与数据通路上的检验点不匹配,则系统采用重读、重试等机制校验数据。



3. 掉电保护:企业级SSD一般采用额外的电容作为备电,当主机服务器电源异常时,备电可以保障硬盘通过完整的下电流程,将SSD缓存中的元数据、客户业务数据等保存到硬盘,避免数据丢失甚至硬盘故障。



忆联提供高价值关键特性


忆联作为面向全领域、全生态的固态存储产品提供商,其面向企业核心业务场景的企业级SSD(简称ESSD)提供了丰富的高价值特性,围绕功能性、加速性、可维护、可靠性等诸多方面全面支撑企业的业务场景。

图为忆联ESSD UH811a和UH831a,采用自研主控,支持PCIe Gen 4高速接口和NVMe 1.4标准协议,提供卓越的企业级可靠性和性能


以数据保护为例,忆联将保障用户数据安全角度作为产品的核心基础,提供从应用层软件到主机系统、SSD控制器、DDR、以及NAND闪存数据的全路径保护,确保数据在整条通路里的安全存储和安全传输,且提供优于业界一个数量级的UBER。


路径保护具体包括:

• 盘内所有寄存器cache和buffer实现100% ECC占用保护;

• DDR总线和器件配置独立的ECC颗粒,支持1比特纠错、2比特告警;

• 忆联自有SAP智能算法,提升flash命中率,闪存生命周期内命中失败率可控制在百万分之一,降低读取误码率;

• SSD盘片实现单RAID保护。


此外,在加速性和可维护性等方面,忆联也提供业内领先的指标,包括从512到4K的多种灵活可配置扇区格式、最大可支持64个namespace等,满足客户多层次的需求。


在企业级业务场景不断丰富、要求不断提升的情况下,忆联ESSD深挖客户真实需求,提供更多高价值的特性,依托高性能、低延迟、高可靠性且各具差异化竞争力的产品,持续助力客户业务增长。


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