新突破 Marvell第二代NVMe SSD控制器面世

  Marvell技术副总裁Nick Ilyadis

  Marvell在OCP峰会上首次推出第二代NVM Express SSD控制器88SS1092，突破数据中心传统磁介质的局限性;

  SSD在数据中心的应用：NVMe以及历史沿革

  当SSD被首次引入数据中心时，还需要配合当时的总线技术(例如SATA和SAS工作，而这些总线技术都是针对磁介质开发的。即使最快的HDD也比不上SSD的速度，其对应总线的吞吐能力也成为阻碍充分发挥SSD技术优势的一大瓶颈。作为一种在网络，图形以及其他插入式设备上广泛应用的高带宽总线，PCIe 成为了可行的选择，但PCIe总线配合原本为HDD开发的存储协议(例如AHCI)仍然无法有效发挥易失性存储介质的性能优势。此后，NVMe工作组应运而生，旨在基于PCIe总线开发一套标准化的协议和命令，以便在数据中心充分发挥SSD的优势。NVMe规范是全新开始设计的，支持当前和未来的易失性存储介质，实现高带宽和低延迟存储访问。

  NVMe优化了命令发送和完成通路，单个I/O队列中支持最多达64K条命令。此外，增加了许多企业功能支持，例如端到端数据保护(与T10 DIF和DIX标准兼容)，增强错误报告和虚拟化功能。总而言之，NVMe作为一种可扩展的存储应用协议，旨在充分发挥PCIe SSD性能，从而更好的满足企业级、数据中心和消费级等各种场景的应用需求。

  SSD网络架构

  来自Marvell等公司的新型NVMe控制器允许数据中心通过共享存储数据实现最高的性价比。使用SSD建立存储集群，取代以往为每台服务器单独配置存储的方式，提高数据中心存储总容量。此外，通过为其他服务器建立公共区传送数据，可以方便地访问共享数据。因此，这些新的架构使得数据中心不仅能充分利用SSD的高速性能，而且可以更经济地在整个数据中心部署这些SSD，从而降低了总成本，简化了维护工作。针对负载较高的服务器，不用增加额外的SSD，而是从存储池动态分配满足其需求。

  举个例子，如果系统有10台服务器，每台服务器都配备了一块PCIe SSD，可以使用这10块SSD构建一个存储集群，不仅增加了存储容量，也实现了存储池化，利于共享数据访问。 假设一台服务器的利用率只有10%，而另一台服务器被超负荷使用，SSD组成的存储池群将为超负荷的服务器提供更多的存储空间，而无需为其额外添加SSD。在这个例子中如果是数百台服务器，您会看到其成本、维护和性能效率是非常高的。

  Marvell当初推出第一款NVMe SSD控制器，就是服务于这种新的数据中心存储架构。该产品最多支持四个PCIe 3.0通道，根据主机需要，可以配置为支持4BG/S和2BG/S两种带宽方式。它使用NVMe高级命令处理实现了无与伦比的IOPS性能。为了充分利用PCIe总线带宽，Marvell创新的NVMe设计通过大量的硬件辅助来增强PCIe链路数据的传送。这有助于解决传统的主机控制瓶颈问题，发挥出闪存真正的性能。

  第二代NVMe控制器已经面市!

  Marvell 第二代NVMe SSD控制器芯片88SS1092已推出，并已通过了内部测试和第三方操作系统/平台的兼容性测试。因此，Marvell®88SS1092已为用于增强下一代存储和数据中心系统做好准备，并在2017年3月举行的美国加州圣荷塞举行的开放计算项目(OCP)峰会上首次亮相。

  Marvell 88SS1092第二代NVMe SSD控制器

  新工艺和先进的NAND控制器设计包括：

  Marvell 88SS1092支持PCIe 3.0 X 4，可为主机提供高达4GB/S数据带宽，解决了性能瓶颈问题。进一步针对闪存进行架构优化提高性能，采用Marvell最新的第三代LDPC提高可靠性和耐用性，同时在MLC的基础上增加了对TLC的支持。

  今天，NVMe SSD共享存储的速度和成本优势不仅成为了现实，而且已经发展到了第二代。网络模式已经发生了变化。通过使用NVMe协议充分发挥SSD的全部性能，突破传统磁介质的限制，建立全新的架构。SSD性能还可以进一步提高，而SSD集群和新的网络架构支持实现存储池和共享数据访问。在当今的数据中心，随着新的控制器和技术帮助优化了SSD技术的性能和成本效率，NVMe工作组的辛勤工作正在付诸实践。