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全闪存储进入NVMe时代,性能和弹性须并驾齐驱

简介:
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近年来,NVMe SSD已逐渐成为数据中心闪存市场的确定的发展大势,各大厂商不约而同地推出了基于NVMe的新一代存储产品,用户也相应地提高了对NVMe SSD存储系统的期望值。

与基于SAS SSD的存储系统相比,用户普遍希望基于NVMe SSD的存储系统能够带来更卓越的性能(更高的IOPS或吞吐量)和更快的数据访问响应速度。

_1_NVMe_

根据数据存储研究机构Coldago Research的2020终端用户调研,Hitachi Vantara被用户评为块存储领域的领导者。

坚持不懈的技术创新让Hitachi Vantara的存储解决方案一直深受用户信赖,尤其是那些更需要高可靠IT基础设施的业务关键型应用。

_2_Coldago_

图源:Coldago

Hitachi Vantara最新的创新成果是虚拟存储平台VSP E990,这是一款旨在充分发挥NVMe闪存优势以提供业界领先的性能和可用性的存储平台。

接下来我将简要介绍VSP E990的一系列特性,与各位探讨这一NVMe存储平台如何大幅提高应用程序性能。

_3_VSP_E990

性能再次突破响应速度市场最快

首先,让我们看一下性能数据。VSP E990可提供高达580万次的IOPS和16.6PB的有效容量,通过简化缓存结构,其读取响应时间可低至64微秒。

同时,可靠性和可用性得到进一步提升—— VSP E990拥有99.9999%的设备可靠性,并且提供业内首屈一指的100%数据可用性保障。

VSP E990配备有VSP系列通用的Hitachi SVOS RF存储虚拟化操作系统,专门针对闪存进行了优化,具备两个控制器和56个处理器内核,共享1TiB的全局缓存。

那么,我们是如何在4U空间内实现上述所有性能突破的?首先,VSP E990的研发沿用了Hitachi Vantara将NVMe整合到去年发布的VSP 5000系列中所采用的创新方法。

与Hitachi Vantara以前的产品一样,VSP E990的所有处理器运行单个SVOS RF映像,并共享全局缓存;不再使用专门的缓存板,而是将缓存分布在各个控制器之间,以提高内存访问速度,并保证更好的弹性。

每块缓存板通过8个PCIe Gen 3通道连接到控制器,具有16 GB/s的可用带宽(8 GB/s发送和8 GB/s接收)。因此,每个控制器拥有高达64 GB/s的前端带宽和32 GB/s的后端带宽。

所有这些特性结合在一起,便成就了VSP E990这款目前市场上响应速度最快的存储解决方案。

最重要的是,VSP 5000系列中的创新技术,例如自适应数据缩减功能(包括重复数据删除和压缩),成功地整合到了VSP E990中。

这项技术能够确保提高用户总的存储利用效率,以高达7:1的比例节省存储容量。

Hitachi Vantara的目标是为用户提供更多价值。我们知道,要实现容量优化,用户也需要付出大量努力。考虑到这一点,VSP E990目前可在无需分析数据集的情况下提供毫无争议的4:1数据缩减保证。

_4_

保护用户数据并保持高可用性

保护用户数据,并确保其始终可用,是Hitachi Vantara缓存架构设计的关键。

为了实现这个目标,缓存被分为A侧和B侧,分别位于单独的物理组件上,每一侧都配有独立的电源。

这样一来,用户数据可免受任何单点故障的影响。一旦出现完全断电的情况,缓存备份模块将保持供电,直到将缓存的数据安全地备份到专门的SSD中。

为了避免发生单点故障,所有数据写入均映射到缓存的A侧和B侧。一旦缓存镜像构建完成,就会向主机发送写入确认。

此外,光纤通道协议芯片会为每个从主机接收的512 KiB大小的数据单元创建数据完整性代码;在传输的每个阶段,系统都会检查该代码,以防数据受损。

VSP E990缓存目录系统经改进后,彻底摈弃了直写模式(在这种低配模式下,主机发起数据写入后只有将数据存储在后端驱动器上才能被辨识,这通常会导致性能严重下降)。

VSP E990具有更简单、更具弹性的缓存寻址系统。每个控制器都有一张哈希表,指针指向其拥有的逻辑设备的缓存地址。控制器逻辑设备的数据可以驻留在自己的缓存中,也可以驻留在另一个控制器的缓存中。

如果某个控制器发生故障,则每个控制器都会让指向故障控制器的哈希表条目无效,因此不需要直写模式。

在几乎所有的条件下,VSP E990的缓存架构都会对元数据进行冗余备份,从而加强了对共享内存区域的保护。

通过这个优化的架构,用户可在几分钟内恢复重要的共享内存的冗余副本,而不需要等待硬件维护。这是通过共享内存的主副本和镜像副本,以及在缓存的A侧和B侧保留两个专门区域来实现的。

_5_VSP_5000

丨弹性升级

VSP E990 拥有进一步增强的弹性,保证了业界领先的99.9999%的设备可靠性。具体提升包括:

· 闪存盘的重建时间减少了80%。

· 采用更强大的缓存目录系统,通过避免直写模式,确保延迟敏感型主机应用程序的正常运行。

· 当发生硬件故障或断电时,配备有独立电源的专门区域可快速恢复共享内存的冗余副本。

· Hitachi闪存保障计划(Hitachi Flash Assurance Program)提供数据可用性和存储效率保障,相当于为解决方案的总拥有成本提供了一份担保。

· 如上所述,Hitachi Vantara在业界率先承诺100%数据可用性。

丨性能升级

· 简化了缓存目录系统,消除了冗余目录的更新,并缩短了响应时间。

· 每池的重复数据删除存储和DSDVOL都增加到24个,在启用重复数据删除功能后,提高I/O设备的多样性。

· 缩小自适应数据缩减元数据的访问规模,从而减少开销。

· NVMe闪存磁盘可将每个闪存磁盘的IOPS提高5倍,从而实现超低延迟。

VSP E990采用Hitachi Vantara最新的存储技术和最先进的架构,从一开始就是专为提高性能和弹性而打造的;这意味着我们的100%数据可用性承诺能够完全落到实处。

VSP E990 应用场景

那么,您应该在什么情况下使用VSP E990来满足您的高性能需求呢?以下是我的观点和建议:

· 在硬盘数量较少时,NVMe硬盘的IOPS、GB/s和响应时间均优于SAS SSD硬盘。

· 对于读取密集型工作负载,NVMe硬盘的性能优势大于SAS SSD驱动器。

· 对于需要缩短响应时间的工作负载和应用程序,建议使用基于NVMe的存储。

· 在进行数据缩减并驱动最大IO速率时,NVMe硬盘可实现更快的响应速度。

我们真诚地希望VSP E990这个采用全闪存NVMe,并以性能和弹性见长的新解决方案,为您的企业带来更大的价值。

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