小部件、大作用——PCI-E高性能固态存储卡

  【天极网网络频道5月31日消息】当前社会信息化高速发展，存储的容量和性能变得越发重要，对于存储阵列中的硬盘来说，其性能水平、稳定性、I/O和组建阵列的灵活扩建方面成为存储重要的选购依据，同时采用多个小容量硬盘堆叠、对硬盘采取池化措施的虚拟化技术等措施均被利用于提升存储IOPS。而到了今天我们却发现，真正到了大数据时代，存储实际上已经遇到了瓶颈，而目前弥补这一性能瓶颈的手段无疑就是固态硬盘。

  固态硬盘一出现在市场，就以高成本“盛气凌人”，但由于采用了SATA/SAS等市场上主流的硬盘接口，使得其在企业市场上的普及速度快得令人惊讶;尤其在存储阵列端配置几个固态硬盘后采用缓存扩展技术高速缓存在机械硬盘中的热数据，诸如此类应用，也使得固态存储的应用和销量呈直线上升。更值得惊讶的是，基于SATA接口的固态硬盘却在逐渐向PCI-Express插槽的固态硬盘发展。这大大得益于板载PCI-E接口与CPU、内存数据的通讯和传输效率比传统的SATA/SAS接口高很多，使得PCI-E接口固态硬盘在未来数据中心和终端平台上拥有广阔的发展机遇。

  包括PCI-E固态硬盘在内的固态硬盘近几年发展迅猛。其中2011年泰国洪灾的爆发使得固态硬盘如获新机，相比传统硬盘产量不足所带来的价格上涨，固态硬盘的成本劣势也就显得不再突兀。

  固态硬盘出货量增长(数据来源：Gartner)

  高达64%的复合年均增长率，预示着固态硬盘市场将迎来爆发性增长。从固态硬盘接口方面来看，未来几年PCI-Express接口固态硬盘增速将超过SAS;SATA接口固态硬盘所占比例则逐渐萎缩。因为PCI-E接口的固态硬盘直接连接在主板的BUS总线上，而对于SATA和SAS等传统硬盘接口的固态硬盘来说，由于HBA和RAID控制器转接主机与存储设备容易产生损耗，随着固态硬盘数量的增加，其单个固态硬盘的延迟开销和性能问题会变得极为突出。因此相比之下，PCI-Express固态硬盘拥有更为高级的连接接口和成熟的内存管理技术。一方面，它采用了可靠的协议体系架构，支持设备层面的协议错误检测、校正、报告和热插拔/热替换。支持可扩展带宽/频率，拥有先进的功耗管理，同时还支持虚拟通道以提供更好的服务质量。

  在具体应用上，基于PCI-E接口的固态硬盘在联机事务处理方面将优于传统的SAN方案。一方面，PCI-E固态硬盘省去了光纤通道，通过板卡内置高效传输通道直接实现高性能数据传输;另一方面，在执行应用负载并存储数据库平台上，PCI-E固态硬盘可实现更低延迟，而且成本也更低。

  数据中心的服务器端缓存也将是PCI-E固态硬盘大展身手的舞台。得益于其远超SAS/SATA固态硬盘的性能，减少了额外的光纤或者以太网传输，使得数据传输更为直接和高效。PCI-E固态硬盘大规模部署，将会在单盘托架、采用通用背部接口(兼容2.5英寸PCI-E和SATA/SAS固态盘)，实现混插和RAS(可靠性、可用性、可维护性)。

  PCI-E固态硬盘存储无需HBA协议转换，可帮助提升性能、降低成本。基于这种接口的固态硬盘，其托架也无需散热片设计，能够在更小的制程下实现NAND RAS管理，对于高密度2.5英寸的PCI-E固态硬盘来说，其平台的质量和设计可根据应用而有所差异，但整体来说未来其性能密度是不断在提升的。

  华为在SSD研发路线上注入了大量的人力和资金，拥有完整的SSD产品线。华为Tecal ES3000 PCIe SSD 卡提供 800GB、1.2TB 和 2.4TB 三种容量规格，全高半长尺寸，读 IOPS 高达 770K (4KB 数据块)，写 IOPS 高达 630K (4KB 数据块)，带宽高达 3.2GB/s，支持掉电保护功能。

  华为Tecal ES3000 PCIe SSD

  华为ES3000 PCIe SSD 卡内嵌的ECC检错/纠错引擎和RAID5引擎(通道间)形成二维的检错/纠错机制，确保数据的高可靠性;内置DATA Scrubbing引擎定时检测存储数据，提前预防数据错误的产生;通道间使用Dynamic RAID算法，实现通道间的资源共享，确保在芯片坏块过多甚至是多个芯片故障的情况下均能正常工作;内部实现冷热数据分类与管理，配合先进的磨损算法，最大程度上提升回收效率，降低写磨损，从而提升SSD的使用寿命;数据掉电保护的设计确保在异常掉电情况下所有数据均能可靠的写入ES3000，避免数据丢失;支持带内的在线升级，满足定制化客户的需求;提供标准SNMP查询接口，易于被机房统一设备网管系统管理。