北京2021年6月7日(ri) /美(mei)通社/ -- 當前隨著新技(ji)術不斷涌現(xian)以及線(xian)下(xia)業(ye)務向(xiang)線(xian)上“大遷(qian)徙”，公有云市場迎(ying)來高速發(fa)展，但同時公有云平(ping)臺“囤積”的數據量急(ji)劇增長(chang)，如何“存好”、“用好”海量數據成為公有云業(ye)務發(fa)展的重要議題。浪潮新一(yi)代ZNS（Zoned Namespace，分(fen)區命名(ming)空間(jian)）SSD閃存盤基于業(ye)界領(ling)先的分(fen)區存儲技(ji)術，能(neng)夠將單(dan)盤性能(neng)最高提升210%，成為公有云業(ye)務的加速器。

公有云市場高速發展，中國增速領跑全球

隨著新技術不斷涌(yong)現以及線(xian)下業務(wu)向線(xian)上(shang)“大遷徙”，全球(qiu)及中(zhong)國公有(you)(you)云(yun)(yun)市(shi)場(chang)正(zheng)在高速(su)發展，根據IDC公布的《2020年全球(qiu)及中(zhong)國公有(you)(you)云(yun)(yun)服(fu)務(wu)市(shi)場(chang)跟蹤報(bao)告》，2020年全球(qiu)公有(you)(you)云(yun)(yun)服(fu)務(wu)整體市(shi)場(chang)規模達到(dao)3124.2億(yi)美(mei)元(yuan)(yuan)，同(tong)比(bi)增(zeng)長(chang)24%，中(zhong)國公有(you)(you)云(yun)(yun)服(fu)務(wu)整體市(shi)場(chang)規模達到(dao)193.8億(yi)美(mei)元(yuan)(yuan)，同(tong)比(bi)增(zeng)長(chang)50%，在全球(qiu)各區(qu)域中(zhong)增(zeng)速(su)最高。

公有(you)云業(ye)(ye)務(wu)的(de)高速發展(zhan)，勢必會帶(dai)動存(cun)儲(chu)(chu)、服務(wu)器、網絡等底層IaaS基(ji)礎設施的(de)市(shi)場(chang)需求，數(shu)(shu)據(ju)顯示(shi)2020年中國IaaS市(shi)場(chang)規(gui)模同比(bi)增長54%。越(yue)來越(yue)多的(de)公有(you)云用(yong)(yong)戶意(yi)識到，他們處理數(shu)(shu)據(ju)的(de)效(xiao)率、方式將直接轉化為(wei)業(ye)(ye)務(wu)的(de)增長，公有(you)云業(ye)(ye)務(wu)對(dui)數(shu)(shu)據(ju)實時性的(de)需求日益(yi)迫切(qie)，IDC調研顯示(shi)2020年實時數(shu)(shu)據(ju)在全(quan)球數(shu)(shu)據(ju)圈占比(bi)達到20%，這一數(shu)(shu)字到2023年將達到25%。NVMe SSD閃存(cun)盤作為(wei)一種延時低(di)、高吞吐、低(di)功耗(hao)的(de)存(cun)儲(chu)(chu)介質被廣泛應用(yong)(yong)公有(you)云存(cun)儲(chu)(chu)業(ye)(ye)務(wu)中。

云存(cun)儲發(fa)展(zhan)呈現業務(wu)多元化(hua)、數(shu)據規模化(hua)、性(xing)能高速化(hua)趨勢，對(dui)(dui)底層硬件和系(xi)(xi)統軟件架構(gou)有了更(geng)高的(de)要(yao)(yao)(yao)求。舉(ju)例來(lai)看(kan)，某家公有云廠商(shang)的(de)主要(yao)(yao)(yao)業務(wu)是(shi)備份、日志存(cun)儲、小型關系(xi)(xi)數(shu)據庫與對(dui)(dui)數(shu)據可靠性(xing)有一定要(yao)(yao)(yao)求的(de)開發(fa)測試場景(jing)，NoSQL數(shu)據庫、中大(da)(da)型關系(xi)(xi)數(shu)據庫、高性(xing)能數(shu)據庫、Elastic Search搜(sou)索等IO密集(ji)型應用(yong)，以及Hadoop離線(xian)數(shu)據分析等大(da)(da)文件順序讀寫(xie)場景(jing)，面對(dui)(dui)如此復雜(za)海量的(de)業務(wu)，底層存(cun)儲介質(zhi)和系(xi)(xi)統軟件架構(gou)，已經成為整個(ge)存(cun)儲集(ji)群的(de)性(xing)能瓶(ping)頸，無法滿(man)足現有的(de)業務(wu)發(fa)展(zhan)需求。

公(gong)有云業(ye)務(wu)的(de)爆發增長對(dui)業(ye)務(wu)性能提出(chu)了更加苛刻的(de)要求(qiu)，產生了對(dui)高(gao)IOPS、低讀寫延時、高(gao)壽命，同時保證產品可靠性的(de)存(cun)儲介質需(xu)求(qiu)，在滿足(zu)這(zhe)些客戶基(ji)本業(ye)務(wu)場景需(xu)求(qiu)基(ji)礎(chu)上，NVMe SSD成本也需(xu)要進一(yi)步(bu)降低。

浪潮閃存盤：與用戶態軟件棧深度融合，盤活公有云數據

為(wei)了滿足公(gong)(gong)有(you)(you)云(yun)業務對于高性(xing)(xing)能(neng)數據存(cun)儲和成本(ben)的需求，浪潮存(cun)儲聯合(he)云(yun)廠商(shang)對原有(you)(you)集(ji)群系(xi)統軟、硬件架(jia)構進行全面升級。浪潮自研ZNS SSD閃存(cun)盤與(yu)基于SPDK（Storage Performance Development Kit,存(cun)儲性(xing)(xing)能(neng)開發(fa)工具包）的主機端(duan)軟件生態深(shen)度(du)融合(he)，實現ZNS SSD與(yu)主機端(duan)的Zone FTL（Flash Translation Layer，閃存(cun)轉換(huan)層）二者(zhe)協同下發(fa)數據，共(gong)同為(wei)公(gong)(gong)有(you)(you)云(yun)應用提供分區(qu)存(cun)儲能(neng)力，提升公(gong)(gong)有(you)(you)云(yun)用戶數據訪(fang)問體(ti)驗(yan)。

其一面向公有云的不同應用場景，讓每個分區像“樂高積木”一樣進行靈活組合、映射。

浪潮新(xin)一代(dai)ZNS SSD閃存盤內部可(ke)以(yi)根據不(bu)同(tong)(tong)的(de)應(ying)用場景將不(bu)同(tong)(tong)的(de)Zone與不(bu)同(tong)(tong)的(de)物理位置(zhi)進(jin)行映(ying)射。如下圖所示，浪潮當前采用config.B架(jia)構，Zone分區大小(xiao)約為1.5G, 單(dan)(dan)個(ge)Zone寫(xie)帶(dai)(dai)(dai)寬(kuan)達(da)到1700MB/s，兩個(ge)Zone同(tong)(tong)時寫(xie)入(ru)(ru)總帶(dai)(dai)(dai)寬(kuan)可(ke)以(yi)達(da)到3400MB/s。浪潮ZNS SSD可(ke)以(yi)靈活采用config.A或者config.B架(jia)構，其中config.A中單(dan)(dan)Zone寫(xie)入(ru)(ru)帶(dai)(dai)(dai)寬(kuan)可(ke)以(yi)達(da)到滿帶(dai)(dai)(dai)寬(kuan)，config.B既保證了(le)一定的(de)單(dan)(dan)Zone寫(xie)入(ru)(ru)帶(dai)(dai)(dai)寬(kuan)也可(ke)以(yi)滿足多Zone寫(xie)入(ru)(ru)QoS需求。

其二，浪潮閃存盤實現小范圍隨機寫和大容量順序寫“通吃”，提高數據訪問效率。

浪潮(chao)新一代ZNS SSD閃存盤既(ji)支(zhi)持Zone分(fen)區小(xiao)范圍隨(sui)機(ji)寫(xie)又支(zhi)持大容量Zone應用。在隨(sui)機(ji)寫(xie)業(ye)務中，浪潮(chao)ZNS SSD降低了業(ye)務層隨(sui)機(ji)轉順序(xu)的復雜度，提(ti)升(sheng)(sheng)了SSD易用性。Zone Append技術打破“寫(xie)QD=1”的限(xian)制，提(ti)升(sheng)(sheng)寫(xie)并發度以及隨(sui)機(ji)性，充分(fen)發揮(hui)ZNS性能優(you)勢(shi)。此(ci)外浪潮(chao)ZNS SSD還有(you)利于大容量Zone的應用，通(tong)過降低Write pointer敏感(gan)度，從而避免(mian)了寫(xie)異常(chang)情況的出現。

浪潮(chao)存儲研發團隊聯合(he)云廠商面(mian)向公有云場景完成(cheng)SPDK與(yu)ZNS SSD適配，打通了(le)SPDK19.10與(yu)ZNS SSD盤通路，實現SPDK對ZNS協議(yi)的(de)(de)支(zhi)持。同時還完成(cheng)SPDK 20.10的(de)(de)I/O適配與(yu)業務適配，保(bao)證了(le)SPDK運行中的(de)(de)產品穩定度，12盤位在極限壓力下(xia)可以長穩運行7天以上(shang)，并確保(bao)熱插拔、上(shang)下(xia)電長期測試等指標(biao)(biao)達標(biao)(biao)。

測(ce)試結果顯(xian)示，浪潮新一代ZNS SSD（容量8T）在多流順序(xu)寫方面優勢(shi)明顯(xian)，ZNS盤持續(xu)寫入性能穩定，且性能優于容量6.4T標準SSD 2.5倍以(yi)上。

給公有云用戶一款“跑得快、用得省、買得起”的閃存盤

與(yu)標(biao)準(zhun)盤(pan)相比，浪潮存儲(chu)通過ZNS SSD閃(shan)存盤(pan)與(yu)用(yong)戶端態(tai)軟件(jian)棧的融合協(xie)同，能夠為公有云用(yong)戶帶來幾大好處。

其一，性(xing)能大(da)幅提升(sheng)(sheng)，隨機寫(xie)性(xing)能由250K提升(sheng)(sheng)至(zhi)775K，性(xing)能提升(sheng)(sheng)210%，多(duo)流順(shun)序寫(xie)優于標盤2.5倍以上(shang)；

其(qi)二(er)，實現(xian)閃存盤容量(liang)(liang)利用(yong)(yong)率最大(da)化，以接近于1的WAF（Write Amplification，寫放大(da)）基(ji)本上消(xiao)滅了GC（Garbage Collection，垃圾回(hui)收(shou)）和OP（Over provisioning，預(yu)留空間(jian)）空間(jian)，ZNS SSD的物(wu)理容量(liang)(liang)即(ji)是(shi)用(yong)(yong)戶可(ke)用(yong)(yong)容量(liang)(liang)。

同(tong)時浪潮存(cun)儲提(ti)升了(le)閃存(cun)盤在公有云(yun)場(chang)景中的使用壽(shou)命，使得DWPD（Drive Writes Per Day，驅動器(qi)日寫入量）從(cong)標準盤的3.1提(ti)升至6.8（5年），閃存(cun)盤壽(shou)命大幅提(ti)升。

在滿足公有(you)云(yun)業務負載的同時，浪潮ZNS SSD能夠將總(zong)體擁有(you)成(cheng)本(ben)（TCO）降(jiang)低37%，相比(bi)標盤，每GB成(cheng)本(ben)降(jiang)低39%以上，為公有(you)云(yun)用戶帶來了可(ke)觀的經濟效(xiao)益。

未來云(yun)、人(ren)工(gong)智能、物聯(lian)網等(deng)技(ji)術(shu)加速(su)(su)發展，中(zhong)國公有(you)云(yun)業務仍將(jiang)保持(chi)高(gao)速(su)(su)增長態勢(shi)，預計(ji)到2024年中(zhong)國公有(you)云(yun)在(zai)全球市場的占比將(jiang)從2020年的6.5%提升為10.5%。浪(lang)潮存(cun)儲(chu)基于“云(yun)存(cun)智用 運籌新數據(ju)”理念，持(chi)續推(tui)進SSD在(zai)統一(yi)存(cun)儲(chu)、分布(bu)式(shi)存(cun)儲(chu)中(zhong)的應用，包括在(zai)統一(yi)存(cun)儲(chu)中(zhong)將(jiang)自(zi)研SSD與盤控(kong)一(yi)體化(hua)技(ji)術(shu)深度(du)融合(he)，在(zai)分布(bu)式(shi)存(cun)儲(chu)中(zhong)深入整合(he)ZNS分區命名空(kong)間、KV（Key-Value）鍵值(zhi)等(deng)前沿技(ji)術(shu)，實現上下層軟件全線(xian)打通適配，讓整機(ji)更(geng)懂SSD、讓SSD更(geng)適配方(fang)案(an)，釋放(fang)數據(ju)價值(zhi)加速(su)(su)數字化(hua)轉(zhuan)型。

作(zuo)者：浪潮存儲產品經理(li)  宗崗崗、SSD資深架構師  趙(zhao)寶林