近年來，NVMe SSD已逐漸成為數(shù)據(jù)中心閃存市場的確定的發(fā)展大勢，各大廠商不約而同地推出了基于NVMe的新一代存儲產(chǎn)品，用戶也相應(yīng)地提高了對NVMe SSD存儲系統(tǒng)的期望值。與基于SAS SSD的存儲系統(tǒng)相比，用戶普遍希望基于NVMe SSD的存儲系統(tǒng)能夠帶來更卓越的性能（更高的IOPS或吞吐量）和更快的數(shù)據(jù)訪問響應(yīng)速度。

根據(jù)數(shù)據(jù)存儲研究機構(gòu)Coldago Research的2020終端用戶調(diào)研，Hitachi Vantara被用戶評為塊存儲領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)者。堅持不懈的技術(shù)創(chuàng)新讓Hitachi Vantara的存儲解決方案一直深受用戶信賴，尤其是那些更需要高可靠IT基礎(chǔ)設(shè)施的業(yè)務(wù)關(guān)鍵型應(yīng)用。

圖片來源：Coldago

Hitachi Vantara最新的創(chuàng)新成果是虛擬存儲平臺VSP E990，這是一款旨在充分發(fā)揮NVMe閃存優(yōu)勢以提供業(yè)界領(lǐng)先的性能和可用性的存儲平臺。接下來我將簡要介紹VSP E990的一系列特性，與各位探討這一NVMe存儲平臺如何大幅提高應(yīng)用程序性能。

首先，讓我們看一下性能數(shù)據(jù)。VSP E990可提供高達580萬次的IOPS和16.6PB的有效容量，通過簡化緩存結(jié)構(gòu)，其讀取響應(yīng)時間可低至64微秒。同時，可靠性和可用性得到進一步提升—— VSP E990擁有99.9999%的設(shè)備可靠性，并且提供業(yè)內(nèi)首屈一指的100%數(shù)據(jù)可用性保障。VSP E990配備有VSP系列通用的Hitachi SVOS RF存儲虛擬化操作系統(tǒng)，專門針對閃存進行了優(yōu)化，具備兩個控制器和56個處理器內(nèi)核，共享1TiB的全局緩存。

那么，我們是如何在4U空間內(nèi)實現(xiàn)上述所有性能突破的？首先，VSP E990的研發(fā)沿用了Hitachi Vantara將NVMe整合到去年發(fā)布的VSP 5000系列中所采用的創(chuàng)新方法。

與Hitachi Vantara以前的產(chǎn)品一樣，VSP E990的所有處理器運行單個SVOS RF映像，并共享全局緩存；不再使用專門的緩存板，而是將緩存分布在各個控制器之間，以提高內(nèi)存訪問速度，并保證更好的彈性。

每塊緩存板通過8個PCIe Gen 3通道連接到控制器，具有16 GB/s的可用帶寬（8 GB/s發(fā)送和8 GB/s接收）。因此，每個控制器擁有高達64 GB/s的前端帶寬和32 GB/s的后端帶寬。所有這些特性結(jié)合在一起，便成就了VSP E990這款目前市場上響應(yīng)速度最快的存儲解決方案。

最重要的是，我們成功將VSP 5000系列中的創(chuàng)新技術(shù)，例如自適應(yīng)數(shù)據(jù)縮減功能（包括重復(fù)數(shù)據(jù)刪除和壓縮），整合到了VSP E990當中。這項技術(shù)能夠確保提高用戶總的存儲利用效率，以高達7:1的比例節(jié)省存儲容量。Hitachi Vantara的目標是為用戶提供更多價值；我們知道，要實現(xiàn)容量優(yōu)化，用戶也需要付出大量努力?？紤]到這一點，VSP E990目前可在無需分析數(shù)據(jù)集的情況下提供毫無爭議的4:1數(shù)據(jù)縮減保證。

保護用戶數(shù)據(jù)，并保持高可用性

保護用戶數(shù)據(jù)，并確保其始終可用，是Hitachi Vantara緩存架構(gòu)設(shè)計的關(guān)鍵。為了實現(xiàn)這個目標，緩存被分為A側(cè)和B側(cè)，分別位于單獨的物理組件上，每一側(cè)都配有獨立的電源。

這樣一來，用戶數(shù)據(jù)可免受任何單點故障的影響。一旦出現(xiàn)完全斷電的情況，緩存?zhèn)浞菽K將保持供電，直到將緩存的數(shù)據(jù)安全地備份到專門的SSD中。

為了避免發(fā)生單點故障，所有數(shù)據(jù)寫入均映射到緩存的A側(cè)和B側(cè)。一旦緩存鏡像構(gòu)建完成，就會向主機發(fā)送寫入確認。此外，光纖通道協(xié)議芯片會為每個從主機接收的512 KiB大小的數(shù)據(jù)單元創(chuàng)建數(shù)據(jù)完整性代碼；在傳輸?shù)拿總€階段，系統(tǒng)都會檢查該代碼，以防數(shù)據(jù)受損。

VSP E990緩存目錄系統(tǒng)經(jīng)改進后，徹底擯棄了直寫模式（在這種低配模式下，主機發(fā)起數(shù)據(jù)寫入后只有將數(shù)據(jù)存儲在后端驅(qū)動器上才能被辨識，這通常會導(dǎo)致性能嚴重下降）。VSP E990具有更簡單、更具彈性的緩存尋址系統(tǒng)。每個控制器都有一張哈希表，指針指向其擁有的邏輯設(shè)備的緩存地址。控制器邏輯設(shè)備的數(shù)據(jù)可以駐留在自己的緩存中，也可以駐留在另一個控制器的緩存中。如果某個控制器發(fā)生故障，則每個控制器都會讓指向故障控制器的哈希表條目無效，因此不需要直寫模式。

在幾乎所有的條件下，VSP E990的緩存架構(gòu)都會對元數(shù)據(jù)進行冗余備份，從而加強了對共享內(nèi)存區(qū)域的保護。通過這個優(yōu)化的架構(gòu)，用戶可在幾分鐘內(nèi)恢復(fù)重要的共享內(nèi)存的冗余副本，而不需要等待硬件維護。這是通過共享內(nèi)存的主副本和鏡像副本，以及在緩存的A側(cè)和B側(cè)保留兩個專門區(qū)域來實現(xiàn)的。

彈性升級

VSP E990 擁有進一步增強的彈性，保證了業(yè)界領(lǐng)先的99.9999%的設(shè)備可靠性。具體提升包括：

• 閃存盤的重建時間減少了80%。

• 采用更強大的緩存目錄系統(tǒng)，通過避免直寫模式，確保延遲敏感型主機應(yīng)用程序的正常運行。

• 當發(fā)生硬件故障或斷電時，配備有獨立電源的專門區(qū)域可快速恢復(fù)共享內(nèi)存的冗余副本。

• Hitachi閃存保障計劃（Hitachi Flash Assurance Program）提供數(shù)據(jù)可用性和存儲效率保障，相當于為解決方案的總擁有成本提供了一份擔保。

• 如上所述，Hitachi Vantara在業(yè)界率先承諾100%數(shù)據(jù)可用性。

性能升級

VSP E990主要的性能提升包括：

• 簡化了緩存目錄系統(tǒng)，消除了冗余目錄的更新，并縮短了響應(yīng)時間。

• 每池的重復(fù)數(shù)據(jù)刪除存儲和DSDVOL都增加到24個，在啟用重復(fù)數(shù)據(jù)刪除功能后，提高I/O設(shè)備的多樣性。

• 縮小自適應(yīng)數(shù)據(jù)縮減元數(shù)據(jù)的訪問規(guī)模，從而減少開銷。

• NVMe閃存磁盤可將每個閃存磁盤的IOPS提高5倍，從而實現(xiàn)超低延遲。

總結(jié)

VSP E990采用Hitachi Vantara最新的存儲技術(shù)和最先進的架構(gòu)，從一開始就是專為提高性能和彈性而打造的；這意味著我們的100%數(shù)據(jù)可用性承諾能夠完全落到實處。那么，您應(yīng)該在什么情況下使用VSP E990來滿足您的高性能需求呢？以下是我的觀點和建議：

• 在硬盤數(shù)量較少時，NVMe硬盤的IOPS、GB/s和響應(yīng)時間均優(yōu)于SAS SSD硬盤。

• 對于讀取密集型工作負載，NVMe硬盤的性能優(yōu)勢大于SAS SSD驅(qū)動器。

• 對于需要縮短響應(yīng)時間的工作負載和應(yīng)用程序，建議使用基于NVMe的存儲。

• 在進行數(shù)據(jù)縮減并驅(qū)動最大IO速率時，NVMe硬盤可實現(xiàn)更快的響應(yīng)速度。

我們真誠地希望VSP E990這個采用全閃存NVMe，并以性能和彈性見長的新解決方案能為您的企業(yè)帶來更大的價值。