探討未來的數(shù)據(jù)中心SSD發(fā)展趨勢

今年的企業(yè)級SSD領(lǐng)域，各類新技術(shù)層出不窮，出現(xiàn)了3D XPoint、QLC等新型存儲介質(zhì)，以及Open Channel SSD、定制化SSD等新的產(chǎn)品。那么，未來的數(shù)據(jù)中心SSD將會怎么發(fā)展，主流的介質(zhì)和產(chǎn)品將是什么類型？

這個(gè)月剛剛結(jié)束的中國存儲峰會期間，阿呆有幸參加了中國企業(yè)級SSD領(lǐng)軍企業(yè)Memblaze（憶恒創(chuàng)源）產(chǎn)品副總裁張?zhí)废壬膱?bào)告會，作為一個(gè)SSD行業(yè)的老兵，泰樂分別從市場和技術(shù)兩方面對未來的數(shù)據(jù)中心SSD進(jìn)行了分析。

QLC SSD會在企業(yè)級市場普及嗎？

QLC SSD每個(gè)存儲單元存儲4bit數(shù)據(jù)，TLC SSD每個(gè)存儲單元存儲3 bit數(shù)據(jù)，所以相比TLC SSD，在同等工藝下，QLC SSD成本可以下降25%，因此，很多數(shù)據(jù)中心客戶希望QLC SSD能夠快速部署在存儲節(jié)點(diǎn)中。那么QLC SSD與TLC SSD相比，主要有哪些問題？

如下圖，是2D MLC、3D TLC和3D QLC的性能、成本對比。QLC和TLC的差距遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于TLC和MLC的差距。主要是以下三方面：

1. QLC的讀延時(shí)是TLC的2.5倍，這將導(dǎo)致QLC的隨機(jī)讀IOPS很差；

2. QLC的寫入性能是TLC的六分之一，這將降低寫帶寬。

3. QLC壽命只有TLC的五分之一，有些寫的多的應(yīng)用，本來要求能寫五年的場景，QLC可能1年就用完了。

因此，未來3年內(nèi)企業(yè)級SSD NAND的技術(shù)變化趨勢如下圖，TLC的市場份額會不斷增大，從2018年的60%增長到2021年的85%。QLC SSD會從0增長到10%。MLC SSD從40%銳減到3%。

3D XPoint的價(jià)值

從性能來看，QLC SSD比TLC SSD還是有較大差距，無法成為未來5年數(shù)據(jù)中心的主流，那么性能比TLC SSD更好的3D XPoint SSD是否有希望搶占SSD市場？

眾所周知，SSD能夠逐漸取代傳統(tǒng)機(jī)械硬盤，漸漸成為數(shù)據(jù)中心的主流存儲介質(zhì)，依靠的不僅僅是比機(jī)械硬盤高幾十倍甚至上百倍的性能，更重要的是不斷下降甚至未來5年內(nèi)有希望比機(jī)械硬盤還低的成本。

同理，XPoint相比TLC并沒有SSD比HDD那么大的性能優(yōu)勢，同時(shí)成本未來5年內(nèi)比TLC還高至少5倍以上，那么，注定只能在數(shù)據(jù)中心SSD領(lǐng)域，成為一個(gè)小眾的選擇。

XPoint的真正價(jià)值，是在某些大內(nèi)存的場景下，作為NVDIMM使用。因?yàn)橄啾乳L期居高不下的內(nèi)存價(jià)格，XPoint還是很便宜的。如下圖，在數(shù)據(jù)中心中，XPoint可以作為內(nèi)存使用，組成一個(gè)大的數(shù)據(jù)緩存池，提供給多個(gè)CPU或主機(jī)共享，通過高速互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)共享。

Open Channel SSD是否會取代NVMe？

隨著阿里數(shù)據(jù)中心開始部分采用定制的Open Channel SSD，不少SSD廠商也逐漸關(guān)注Open Channel SSD。那么Open Channel SSD未來是否會在數(shù)據(jù)中心取代NVMe SSD？

目前看起來還是很困難，最大的問題是Open Channel SSD缺少生態(tài)和標(biāo)準(zhǔn)。如下圖，在Fusion-IO時(shí)代，PCIe SSD采用的是私有協(xié)議，這種方案一開始還沒有問題，但是當(dāng)大家都開始做PCIe SSD的時(shí)候，對用戶來說，就希望能有一個(gè)統(tǒng)一的協(xié)議來作為標(biāo)準(zhǔn)，所以，在Intel、三星等大公司的力推之下，NVMe成為了標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議。

現(xiàn)在，NVMe SSD的生態(tài)越來越成熟，硬件產(chǎn)品最重要的是標(biāo)準(zhǔn)化，有了標(biāo)準(zhǔn)之后，SSD廠商可以通過批量出貨和各種優(yōu)化把可靠性和性能穩(wěn)定性做到最佳，更重要的是，標(biāo)準(zhǔn)化可以降低成本，加速產(chǎn)品導(dǎo)入。

但是標(biāo)準(zhǔn)化也有缺點(diǎn)，就是無法滿足客戶的定制化需求。但是我們要看到，NVMe協(xié)議是一個(gè)正在快速更新的協(xié)議，目前通過IO-Determination、NVMe-KV和NVMe Over Fabrics等新增的功能，實(shí)現(xiàn)了各種定制化需求。

所以，未來5年內(nèi)數(shù)據(jù)中心的主流，還是NVMe SSD。

數(shù)據(jù)中心NVMe SSD的關(guān)鍵是什么？

當(dāng)然是核心技術(shù)。Memblaze（憶恒創(chuàng)源）是國內(nèi)少數(shù)擁有成熟可靠企業(yè)級SSD固件完整開發(fā)能力的公司，在企業(yè)級SSD領(lǐng)域已經(jīng)投入了9年的持續(xù)研發(fā)，成功實(shí)現(xiàn)了將近10萬片的PCIe SSD全球出貨量。不得不說，Memblaze創(chuàng)業(yè)之初是比較艱苦的，走了一條自主研發(fā)的道路，要投入大量的資金、高端人才和時(shí)間。

中國這些年來經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展，很多人習(xí)慣了賺快錢，不愿意做需要長期技術(shù)投入的核心技術(shù)研發(fā)。但是，中國企業(yè)要想真正與國外公司在高利潤的行業(yè)長期競爭，核心技術(shù)是必不可少的。

Memblaze相信企業(yè)級存儲的未來肯定是PCIe SSD，要想在這個(gè)行業(yè)里成為頭部企業(yè)，一定要掌握核心技術(shù)?，F(xiàn)在，企業(yè)級PCIe SSD市場爆發(fā)，Memblaze多年的堅(jiān)持終于有了回報(bào)，PCIe SSD出貨量越大越穩(wěn)定，故障率越低，因?yàn)榇蟛糠謫栴}已經(jīng)在使用過程中被發(fā)現(xiàn)并解決了?，F(xiàn)在，能夠穩(wěn)定商用并且性能領(lǐng)先、穩(wěn)定的PCIe SSD研發(fā)團(tuán)隊(duì)成了稀缺資源，當(dāng)國際巨頭想進(jìn)軍企業(yè)級PCIe SSD行業(yè)時(shí)，發(fā)現(xiàn)已經(jīng)落在了后面。

如下圖，在國際知名評測機(jī)構(gòu)StorageReivew的評測中，Memblaze PCIe SSD Pblaze5的隨機(jī)讀IOPS和延遲都在同批測試幾個(gè)盤中排名第一。

下圖是Memblaze最新研發(fā)的低功耗雙端口NVMe SSD展示，左邊是一臺客戶服務(wù)器，右邊兩臺是控制主機(jī)，分別連接到中間的NVMe SSD。典型工作功耗只有10W，可以用在雙控全閃存陣列中，一臺機(jī)器用24個(gè)盤，存儲工作功耗也只有240W，但是容量可以到幾百TB。

未來企業(yè)級存儲技術(shù)的熱點(diǎn)是三大方向：SDS（軟件定義存儲）、超融合、全閃存陣列，這三個(gè)產(chǎn)品的存儲介質(zhì)都將是PCIe SSD，在傳統(tǒng)存儲領(lǐng)域，中國自主研發(fā)的力量比較弱，但是，在以PCIe SSD、高速以太網(wǎng)、AI計(jì)算為基礎(chǔ)的新存儲時(shí)代，中國存儲公司全面崛起，相信會在未來十多年誕生幾家世界級企業(yè)。