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NVMe SSD渐成数据中心标品 国内市场发展中趋于稳定

企业级硬盘一直是各类数据中心存储系统的最为基础的组件之一,其性能、可靠性以及内部介质的特性都将直接影响服务器和存储阵列背板和上层系统的设计。早期单块磁盘不论是IOPS还是带宽和延迟都无法与CPU和内存的性能匹配起来,所以磁盘柜、各类背板、RAID卡等等组织和管理磁盘的组件盛行。这篇文章将简略介绍存储介质的发展并重点分析中国NVMe SSD的现状及前景。

NVMe在基础架构中的发展和扩张

就闪存而言,SATA/SAS由于协议早已成熟所以这两种接口的SSD非常容易替换高速磁盘,然而SATA协议到6Gb/s、SAS协议到12Gb/s已经到了发展末期,相应的NVMe标准的PCIe SSD则应用越来越广泛,尤其在新一代服务器从背板到CPU都开始向着NVMe SSD倾斜的时候。存储系统以介质性能和成本差异形成了下面的分层结构。

Dell EMC World 2017关于存储介质分层的介绍

从这张图可以看到,慢速的HDD以及快速的DRAM位于顶端和底端,而中部不同接口的非易失性固态存储介质。PCIe+NVMe的优势在于,PCIe的带宽等性能指标远比SATA/SAS高,PCIe SSD成本比NVDIMM更低;同时NVMe是当前针对闪存设计的最为高效的接口标准。下图是NVMe的一个发展历程。

NVMe的发展历程

NVMe协议簇有NVMe主协议(定义PCIe SSD接口规范、主要的指令各式及读写操作等)、NVMe MI(包含带外管理、固件升级等功能)以及NVMe oF(用于下一代存储网络系统设计)三个分支。并且都在不断丰富。

NVMe组织部分主要成员:涉及了网络、芯片、板卡、超大规模数据中心等等领域

中国NVMe SSD市场:国产厂商与巨头同台竞技

受惠于全产业链的支持和推动,NVMe SSD拥有支持系统原生驱动、兼容性好、后期维护成本低等优势。在国内,PCIe SSD的应用也早已从互联网蔓延到金融、运营商以及各类超大规模数据中心。同时,国内市场上不仅有英特尔、三星、HGST等国际厂商的产品,Memblaze、华为等本土厂商同样有非常具有竞争力的产品。

由于从长期发展来看,NVMe SSD成为标品已无悬念,所以在此我们对中国市场上的主流的NVMe SSD做一个列举和对比。

国内主要的NVMe SSD产品

当下国内主要的NVMe SSD产品集中在英特尔、HGST、三星以及国内的华为和Memblaze几家公司,从各家的产品参数来看,主流NVMe SSD均已开始采用NVMe 1.2标准,配备3D-NAND颗粒。形态也均有半高半长PCIe闪存卡和U.2硬盘两种形态。值得英特尔还在尝试新规格Ruler,以及新的存储介质Optane。外形等基本规格和参数上,几家厂商的产品并无显著差异,这符合NVMe SSD标品的特征。

在基本参数基础上,我们还列举了针对NVMe和PCIe的两个基本认证以及VMware的两个基础认证。可以看到,国际巨头们的认证均完成了认证。据了解,华为和Memblaze的认证也都已完成或者即将发布,只是时间上相对英特尔等厂商有所延迟。

接下来看中国市场表现,国内市场基本上也是寡头的局面,前五厂商为英特尔、华为、三星、西部数据以及Memblaze。各厂商优势总结:

英特尔:可以说是NVMe SSD领域最大的推动力,其影响力不仅体现在SSD技术以及NVMe标准制定上,而且英特尔在新一代处理器架构中添加了更多有利于NVMe SSD的功能。可以说NVMe的成功离不开英特尔的生态影响力。

国内,英特尔在互联网、金融、教育、制造等行业均有案例,但是价格在诸多厂商中较高的。对于英特尔来讲,其生态推动者角色似乎远大于NVMe SSD为其创造的利润。

华为:华为作为中国乃至全球的IT巨头,其产品线几乎遍布数据中心所有领域和环节,NVMe SSD可以说是其众多产品线中的一个关键组件。产品线齐全是华为的一大优势。不仅是FusionServer服务器、FusionCube 9000超融合系统都已经能够支持NVMe SSD,此外华为的oceanstor也逐步开始引入NVMe SSD。

市场上,华为客户众多,尤其在运营商领域华为拥有非常多的客户关系,NVMe跟随着其服务器进行销售。但是需要指出的是,市场上华为以NVMe SSD单独销售的案例并不多。这似乎也意味着华为的ES3000并无太多与其他品牌服务器进行搭配的实践经验。

三星与HGST:两者均为国际巨头,不论是产品还是市场策略均会站在全球市场的角度统筹规划。中国巨大的IT市场使得两家巨头颇为重视。但是从出货量上看,三星与HGST更倾向为中国客户提供SATA/SAS SSD,笔者认为这是三星与HGST关于全球SSD市场发展的基本判断,NVMe SSD较SATA SSD仍然是新事物,服务体系仍在完善中。所以国内市场上三星与HGST在NVMe市场声音并不多。

Memblaze:作为国内最早投入原生PCIe SSD研发的公司,Memblaze跟上了NVMe的演进步伐,目前其第二代NVMe SSD产品PBlaze5已经开始大批量出货。Memblaze早期的客户多为互联网公司,这与PCIe SSD早期运维难度高不无关系。互联网行业的应用也帮助Memblaze积累了自己乃至国内最早的一代实践经验和核心技术。

这也是PBlaze5在发布之后就能快速通过NVMe、PCI-sig以及VMware的多种认证的关键。产品过关加上价格较英特尔等厂商更低,如今Memblaze在互联网、金融、云计算、运营商等领域不乏忠实用户。由于Memblaze并无其他产品线积累,所以更多的采用与戴尔、浪潮等服务器厂商合作出货。

如今国内的NVMe SSD市场上,巨头与专业厂商共存,并且不断的进行整合。PCIe SSD先驱Fusion-io、SATA/SAS SSD 巨头sTec等厂商均被HGST收购,而Open Channel等非主流协议则存在诸多技术和商业上未解决的问题而没有得到市场的认可,现有的市场格局呈现出发展中趋于稳定的石头。值得一提的是,PCIe SSD发展至今华为和Memblaze的产品也达到了能够与英特尔等巨头同台竞技的实力,相信未来紫光等等更多厂商将加入到闪存生态中,推动其发展。

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