近年來(lái)，NVMe SSD已逐漸成為數(shù)據(jù)中心閃存市場(chǎng)的確定的發(fā)展大勢(shì)，各大廠商不約而同地推出了基于NVMe的新一代存儲(chǔ)產(chǎn)品，用戶也相應(yīng)地提高了對(duì)NVMe SSD存儲(chǔ)系統(tǒng)的期望值。
與基于SAS SSD的存儲(chǔ)系統(tǒng)相比，用戶普遍希望基于NVMe SSD的存儲(chǔ)系統(tǒng)能夠帶來(lái)更卓越的性能（更高的IOPS或吞吐量）和更快的數(shù)據(jù)訪問(wèn)響應(yīng)速度。
根據(jù)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)研究機(jī)構(gòu)Coldago Research的2020終端用戶調(diào)研，Hitachi Vantara被用戶評(píng)為塊存儲(chǔ)領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)者。
堅(jiān)持不懈的技術(shù)創(chuàng)新讓Hitachi Vantara的存儲(chǔ)解決方案一直深受用戶信賴，尤其是那些更需要高可靠IT基礎(chǔ)設(shè)施的業(yè)務(wù)關(guān)鍵型應(yīng)用。
圖源：Coldago
Hitachi Vantara最新的創(chuàng)新成果是虛擬存儲(chǔ)平臺(tái)VSP E990，這是一款旨在充分發(fā)揮NVMe閃存優(yōu)勢(shì)以提供業(yè)界領(lǐng)先的性能和可用性的存儲(chǔ)平臺(tái)。
接下來(lái)我將簡(jiǎn)要介紹VSP E990的一系列特性，與各位探討這一NVMe存儲(chǔ)平臺(tái)如何大幅提高應(yīng)用程序性能。
性能再次突破
響應(yīng)速度市場(chǎng)最快
首先，讓我們看一下性能數(shù)據(jù)。VSP E990可提供高達(dá)580萬(wàn)次的IOPS和16.6PB的有效容量，通過(guò)簡(jiǎn)化緩存結(jié)構(gòu)，其讀取響應(yīng)時(shí)間可低至64微秒。
同時(shí)，可靠性和可用性得到進(jìn)一步提升—— VSP E990擁有99.9999%的設(shè)備可靠性，并且提供業(yè)內(nèi)首屈一指的100%數(shù)據(jù)可用性保障。
VSP E990配備有VSP系列通用的Hitachi SVOS RF存儲(chǔ)虛擬化操作系統(tǒng)，專門(mén)針對(duì)閃存進(jìn)行了優(yōu)化，具備兩個(gè)控制器和56個(gè)處理器內(nèi)核，共享1TiB的全局緩存。
那么，我們是如何在4U空間內(nèi)實(shí)現(xiàn)上述所有性能突破的？首先，VSP E990的研發(fā)沿用了Hitachi Vantara將NVMe整合到去年發(fā)布的VSP 5000系列中所采用的創(chuàng)新方法。
與Hitachi Vantara以前的產(chǎn)品一樣，VSP E990的所有處理器運(yùn)行單個(gè)SVOS RF映像，并共享全局緩存；不再使用專門(mén)的緩存板，而是將緩存分布在各個(gè)控制器之間，以提高內(nèi)存訪問(wèn)速度，并保證更好的彈性。
每塊緩存板通過(guò)8個(gè)PCIe Gen 3通道連接到控制器，具有16 GB/s的可用帶寬（8 GB/s發(fā)送和8 GB/s接收）。因此，每個(gè)控制器擁有高達(dá)64 GB/s的前端帶寬和32 GB/s的后端帶寬。
所有這些特性結(jié)合在一起，便成就了VSP E990這款目前市場(chǎng)上響應(yīng)速度最快的存儲(chǔ)解決方案。
最重要的是，VSP 5000系列中的創(chuàng)新技術(shù)，例如自適應(yīng)數(shù)據(jù)縮減功能（包括重復(fù)數(shù)據(jù)刪除和壓縮），成功地整合到了VSP E990中。
這項(xiàng)技術(shù)能夠確保提高用戶總的存儲(chǔ)利用效率，以高達(dá)7:1的比例節(jié)省存儲(chǔ)容量。
Hitachi Vantara的目標(biāo)是為用戶提供更多價(jià)值。我們知道，要實(shí)現(xiàn)容量?jī)?yōu)化，用戶也需要付出大量努力?？紤]到這一點(diǎn)，VSP E990目前可在無(wú)需分析數(shù)據(jù)集的情況下提供毫無(wú)爭(zhēng)議的4:1數(shù)據(jù)縮減保證。
保護(hù)用戶數(shù)據(jù)
并保持高可用性
保護(hù)用戶數(shù)據(jù)，并確保其始終可用，是Hitachi Vantara緩存架構(gòu)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。
為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)，緩存被分為A側(cè)和B側(cè)，分別位于單獨(dú)的物理組件上，每一側(cè)都配有獨(dú)立的電源。
這樣一來(lái)，用戶數(shù)據(jù)可免受任何單點(diǎn)故障的影響。一旦出現(xiàn)完全斷電的情況，緩存?zhèn)浞菽K將保持供電，直到將緩存的數(shù)據(jù)安全地備份到專門(mén)的SSD中。
為了避免發(fā)生單點(diǎn)故障，所有數(shù)據(jù)寫(xiě)入均映射到緩存的A側(cè)和B側(cè)。一旦緩存鏡像構(gòu)建完成，就會(huì)向主機(jī)發(fā)送寫(xiě)入確認(rèn)。
此外，光纖通道協(xié)議芯片會(huì)為每個(gè)從主機(jī)接收的512 KiB大小的數(shù)據(jù)單元?jiǎng)?chuàng)建數(shù)據(jù)完整性代碼；在傳輸?shù)拿總€(gè)階段，系統(tǒng)都會(huì)檢查該代碼，以防數(shù)據(jù)受損。
VSP E990緩存目錄系統(tǒng)經(jīng)改進(jìn)后，徹底擯棄了直寫(xiě)模式（在這種低配模式下，主機(jī)發(fā)起數(shù)據(jù)寫(xiě)入后只有將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在后端驅(qū)動(dòng)器上才能被辨識(shí)，這通常會(huì)導(dǎo)致性能嚴(yán)重下降）。
VSP E990具有更簡(jiǎn)單、更具彈性的緩存尋址系統(tǒng)。每個(gè)控制器都有一張哈希表，指針指向其擁有的邏輯設(shè)備的緩存地址?？刂破鬟壿嬙O(shè)備的數(shù)據(jù)可以駐留在自己的緩存中，也可以駐留在另一個(gè)控制器的緩存中。
如果某個(gè)控制器發(fā)生故障，則每個(gè)控制器都會(huì)讓指向故障控制器的哈希表?xiàng)l目無(wú)效，因此不需要直寫(xiě)模式。
在幾乎所有的條件下，VSP E990的緩存架構(gòu)都會(huì)對(duì)元數(shù)據(jù)進(jìn)行冗余備份，從而加強(qiáng)了對(duì)共享內(nèi)存區(qū)域的保護(hù)。
通過(guò)這個(gè)優(yōu)化的架構(gòu)，用戶可在幾分鐘內(nèi)恢復(fù)重要的共享內(nèi)存的冗余副本，而不需要等待硬件維護(hù)。這是通過(guò)共享內(nèi)存的主副本和鏡像副本，以及在緩存的A側(cè)和B側(cè)保留兩個(gè)專門(mén)區(qū)域來(lái)實(shí)現(xiàn)的。
彈性升級(jí)
VSP E990 擁有進(jìn)一步增強(qiáng)的彈性，保證了業(yè)界領(lǐng)先的99.9999%的設(shè)備可靠性。具體提升包括：
· 閃存盤(pán)的重建時(shí)間減少了80%。
· 采用更強(qiáng)大的緩存目錄系統(tǒng)，通過(guò)避免直寫(xiě)模式，確保延遲敏感型主機(jī)應(yīng)用程序的正常運(yùn)行。
· 當(dāng)發(fā)生硬件故障或斷電時(shí)，配備有獨(dú)立電源的專門(mén)區(qū)域可快速恢復(fù)共享內(nèi)存的冗余副本。
· Hitachi閃存保障計(jì)劃（Hitachi Flash Assurance Program）提供數(shù)據(jù)可用性和存儲(chǔ)效率保障，相當(dāng)于為解決方案的總擁有成本提供了一份擔(dān)保。
· 如上所述，Hitachi Vantara在業(yè)界率先承諾100%數(shù)據(jù)可用性。
丨性能升級(jí)
· 簡(jiǎn)化了緩存目錄系統(tǒng)，消除了冗余目錄的更新，并縮短了響應(yīng)時(shí)間。
· 每池的重復(fù)數(shù)據(jù)刪除存儲(chǔ)和DSDVOL都增加到24個(gè)，在啟用重復(fù)數(shù)據(jù)刪除功能后，提高I/O設(shè)備的多樣性。
· 縮小自適應(yīng)數(shù)據(jù)縮減元數(shù)據(jù)的訪問(wèn)規(guī)模，從而減少開(kāi)銷。
· NVMe閃存磁盤(pán)可將每個(gè)閃存磁盤(pán)的IOPS提高5倍，從而實(shí)現(xiàn)超低延遲。
VSP E990采用Hitachi Vantara最新的存儲(chǔ)技術(shù)和最先進(jìn)的架構(gòu)，從一開(kāi)始就是專為提高性能和彈性而打造的；這意味著我們的100%數(shù)據(jù)可用性承諾能夠完全落到實(shí)處。
VSP E990 應(yīng)用場(chǎng)景
那么，您應(yīng)該在什么情況下使用VSP E990來(lái)滿足您的高性能需求呢？以下是我的觀點(diǎn)和建議：
· 在硬盤(pán)數(shù)量較少時(shí)，NVMe硬盤(pán)的IOPS、GB/s和響應(yīng)時(shí)間均優(yōu)于SAS SSD硬盤(pán)。
· 對(duì)于讀取密集型工作負(fù)載，NVMe硬盤(pán)的性能優(yōu)勢(shì)大于SAS SSD驅(qū)動(dòng)器。
· 對(duì)于需要縮短響應(yīng)時(shí)間的工作負(fù)載和應(yīng)用程序，建議使用基于NVMe的存儲(chǔ)。
· 在進(jìn)行數(shù)據(jù)縮減并驅(qū)動(dòng)最大IO速率時(shí)，NVMe硬盤(pán)可實(shí)現(xiàn)更快的響應(yīng)速度。
我們真誠(chéng)地希望VSP E990這個(gè)采用全閃存NVMe，并以性能和彈性見(jiàn)長(zhǎng)的新解決方案，為您的企業(yè)帶來(lái)更大的價(jià)值。
