Intel SSD 910:日立SAS闪存模块软件RAID方案

日期: 2012-04-16 作者:huangliang 来源:TechTarget中国

  Intel在IDF2012第二天正式发布了SSD 910,尽管它的官方中文名称属于“固态硬盘”系列,但笔者还是更习惯称这类产品为PCIe闪存卡,以区别于驱动器形式的闪存盘。其实早在昨天,Intel和SuperMicro的展台上就已经可以看到SSD 910,笔者拍摄了几张照片,也看到了媒体同行朋友写的相关报道。通过今天的发布会采访及资料,我们终于能够对它有更为详细的了解。

  通过下文,我们得出Intel SSD 910是由LSI SAS控制器加上Intel/日立合作的SAS闪存模块组合而来,再加上Intel将于明年推出“原生PCIe SSD”,我们可以更加清楚的看出原生PCIe闪存控制器方案代表着未来的发展方向。SSD 910是在现实的情况下,适应市场需求而推出的衔接产品,那么LSI又是怎样规划Nytro WarpDrive的未来呢?

  Intel/日立SAS SSD模块,明年推原生PCIe

Intel SSD 910,昨天笔者已经了解到该卡使用了25nm 企业级MLC NAND闪存,并有400GB和800GB两种型号。

Intel SSD 910,昨天笔者已经了解到该卡使用了25nm 企业级MLC NAND闪存,并有400GB和800GB两种型号。

早在传言Intel SSD Roadmap中有一款“720”的时候,英特尔工程师就曾表示这款PCIe闪存卡将采用SAS控制器+SSD模块的组合形式

早在传言Intel SSD Roadmap中有一款“720”的时候,英特尔工程师就曾表示这款PCIe闪存卡将采用SAS控制器+SSD模块的组合形式,而不是像Fusion-io、STEC和EMC VFCache闪存缓存产品硬件供应商美光(Micron)那样的FPGA/ASIC主控原生(Native)PCIe闪存方案。今天,笔者又获悉Intel将于明年推出“原生PCIe SSD”。

  上图中那一排固态电容后面,覆盖在金属散热片下的就是SAS控制器芯片,考虑到LSI在该领域的优势以及与Intel的长期合作关系,笔者曾认为这一颗很可能来自LSI,并在今天得到了证实(详见下文)。

  既然有PCIe to SAS芯片,当然也不能少了SAS或者SATA界面的SSD控制器,由于笔者的照相技术不太好,没能还原出亲眼看到的SSD 910主PCB上的4颗芯片。但可以列出下图供大家参考:

上面是日立环球存储(HGST,现已被WD收购)与Intel合作推出的SAS接口企业级SSD

上面是日立环球存储(HGST,现已被WD收购)与Intel合作推出的SAS接口企业级SSD,其中控制器芯片由Intel制造。尽管笔者无法看到SSD 910上的控制器编号,但二者在外观上比较相似。

  在今天发布会后的采访中,有媒体朋友和Intel确认了这个芯片确实是与日立合作的SAS SSD控制器,也就是说不是在SSD 520上使用的来自合作伙伴LSI SandForce的方案,也不是SSD 710企业级产品上SATA 3Gb/s接口的Intel自家控制器。另外,英特尔工程师还告诉笔者下一代700系列固态硬盘将采用SATA 3.0(6Gb/s)接口。

  尽管Intel在与美光合资的IMFT闪存工厂中的投资占比有所下降,但他们于闪存控制技术上还是有一些自己擅长的地方。相对于使用SandForce控制器,SSD 910如此设计能够避免该产品与LSI Nytro WarpDrive PCIe闪存卡过于同质化。

在SSD 910主卡的正反两面各有几颗DRAM内存芯片,据了解它们不是缓存(Cache),而是用于存放闪存卡的PBA-LBA(物理地址-逻辑地址)映射表。

在SSD 910主卡的正反两面各有几颗DRAM内存芯片,据了解它们不是缓存(Cache),而是用于存放闪存卡的PBA-LBA(物理地址-逻辑地址)映射表。

Intel在一台服务器上安装4块SSD 910(800GB)演示达到了100万IOPS,其实通过今天看到的官方资料(下文中有列出)单卡IOPS性能计算达不到这个数值,那么Intel是怎样实现的呢?

Intel在一台服务器上安装4块SSD 910(800GB)演示达到了100万IOPS,其实通过今天看到的官方资料(下文中有列出)单卡IOPS性能计算达不到这个数值,那么Intel是怎样实现的呢?

笔者昨天拍摄的一张Iometer测试集,显示出Intel演示的是512byte随机读。

笔者昨天拍摄的一张Iometer测试集,显示出Intel演示的是512byte随机读。另外我还看到测试一共使用了16个物理盘(Physical Drive),而对应的只有4张卡,那么每个SSD模块都是作为一个独立的SAS设备来出现吗?

  上面提出的疑问,我们会在下文中陆续解答。

Intel并没有像有些厂商那样使用eMLC(enterprise MLC)闪存的叫法,取而代之的是HET(High Endurance Technologo,高耐久技术)

  Intel并没有像有些厂商那样使用eMLC(enterprise MLC)闪存的叫法,取而代之的是HET(High Endurance Technologo,高耐久技术),它的实现原理我们将在本文第二页中简单介绍。说白了都是一样为了提高MLC的写入寿命。

  SSD 910 800GB型号的顺序带宽性能为读2GB/s、写1GB/s,4KB随机IOPS读180,000、写75,000;而400GB则是读写带宽1GB/s、0.75GB/s,IOPS 90,000、38,000。典型读写延时65μs,主机界面为PCIe 2.0 x8,最大典型操作功耗小于25W。

尽管400GB和800GB SSD 910的最大可写入数据量分别为7PB和14PB,不过这是在8KB随机写的情况下,每个(SAS)NAND模块为3.5PB,也就是说400GB只有2个模块(因此性能较低)。

尽管400GB和800GB SSD 910的最大可写入数据量分别为7PB和14PB,不过这是在8KB随机写的情况下,每个(SAS)NAND模块为3.5PB,也就是说400GB只有2个模块(因此性能较低)。当使用4KB数据块随机写的时候,每个NAND模块的可写入量下降为2.5PB。这应该是因为它使用的25nm MLC闪存页面大小为8KB(之前的产品大多为4KB),因此4KB写入的放大效应更加明显。


    LSI SAS软件RAID方案,支持镜像保护?

关于HET高耐久技术,Intel解释为2个方面——NAND优化,包括制造工艺、设计增强和测试筛选(同一片晶圆上);还有固件方面的增强,也就是说闪存管理算法。

关于HET高耐久技术,Intel解释为2个方面——NAND优化,包括制造工艺、设计增强和测试筛选(同一片晶圆上);还有固件方面的增强,也就是说闪存管理算法。

搜狐公司使用Intel SSD 910为当前和新应用带来的价值。

搜狐公司使用Intel SSD 910为当前和新应用带来的价值。其中列出了3个方面对存储的需求特点:CDN(内容分发网络)——高随机性能、低延时和耐久性;数据库——在前者基础上增加了稳定性和可用性,因为OLTP应用不像CDN集群那样普遍拥有优秀的节点容错设计;VOD(视频点播)——高带宽、高随机性能和低延时,这里没有提到可靠性方面的要求,因为VOD本身就是一种读多写少的应用。

事实再次证明就是16个HITACHI SSD设备(每块SSD 910 800GB上4个)。那么一块卡上的2/4个模块又该怎样组合使用呢?

采访结束后,笔者不甘心又去Intel展台看个究竟。如上图,事实再次证明就是16个HITACHI SSD设备(每块SSD 910 800GB上4个)。那么一块卡上的2/4个模块又该怎样组合使用呢?

上面是SSD 910的模块示意图,6Gb/s SAS控制器在这里被称为PCI Express to SAS桥,4个SAS/NAND ASIC就是Intel/HGST合作的SSD控制器

上面是SSD 910的模块示意图,6Gb/s SAS控制器在这里被称为PCI Express to SAS桥,4个SAS/NAND ASIC就是Intel/HGST合作的SSD控制器,它们各自通过ONFI 2.0 60MHz界面连接一个NAND模块。

由于是PCIe闪存卡的形式,Intel SSD 910系列的名称出现在Windows设备管理器“存储控制器”的子项中比较正常。

由于是PCIe闪存卡的形式,Intel SSD 910系列的名称出现在Windows设备管理器“存储控制器”的子项中比较正常。但我们不要忘了,这里仅仅代表驱动inf文件中的一个字符串,上图中还显示驱动程序来自LSI,而且“lsi_sas2.sys”对应的就是他们的6Gb/s SAS控制器和HBA卡。

  我们最后关心的一个问题,就是SSD 910上面2/4个NAND模块间怎样条带化来将性能和容量整合,或者镜像保护?比如,LSI WarpDrive(包括最近发布的第二代Nytro WarpDrive)只支持SandForce SSD模块RAID 0,以实现最高的容量和性能。据了解Intel SSD 910也是软件RAID方案,初始配置为2/4个“单盘”,通过软件(包括LSI SAS Firmware和操作系统中的驱动)来设置RAID级别,可能也有RSTe那样的管理工具吧?就像笔者在IDF第一天《云存储:AmpliStor擦除码+对象、SAS SAN性价比》一文中所说的那样:“估计也是来自LSI的技术”?

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