2017
04-27
NVMe标准推广速度之快出乎意料，如今U.2接口已成为x86服务器标配，作为御用接口（兼容SAS/SATA），如此也就扫除NVMe PCIe SSD盘障碍，一句话，SSD盘也实现PCIe连接了，卡和盘的界限消失了。
从卡到盘的演进
通过NVMe协议，SSD盘透过PCIe直连CPU，不似以往还要转换为SAS/SATA，因而开启了一个新时代。
从技术上，在磁盘（HDD）的时代，由于磁盘属于低速设备，因此SAS/SATA协议自身带来的开销可以忽略不计。但在SSD时代，SSD太快了，以至于SAS/SATA协议开销变得没法接受，作为SAS/SATA换代的协议，NVMe协议专为闪存介质设计，可以释放SSD的性能，特别是延迟的能力。
相比PCIe闪存卡的形式，以往外置SSD要经过SAS/SATA，延迟高，在性能上存在差距，因此在需要数据加速的应用场景，如数据库的OLTP应用，PCIe闪存卡就成为了不二选择。Fusion IO创造了PCIe闪存卡产品形态，随后Intel、三星、宝存（Shannon Systems）、Memblaze等纷纷涉足PCIe闪存卡市场，根据设计方式不同，PCIe闪存卡可以区分Host-Based、Device-Based两种类型，其中差别在于嵌入式处理器的使用，其中Host-Base依赖主机处理器性能，自身不配处理器，在成本、功耗上表现优异。Device-Based则摆脱了闪存颗粒对于主机处理器资源的依赖，适用性更好。
宝存科技CEO阳学仕
“从卡到盘，只是封装形式的不同，其本质是一样的。” 宝存科技CEO阳学仕强调说。
“以往主机没有PCIe外置接口，要使用就只有基于主板上的接口，这就有了PCIe闪存卡这种形态。如今，U.2接口让PCIe外置，NVMe外置SSD盘是水到渠成的事情。”他说。
适配应用层是关键
在盘的世界中， Intel、三星、东芝、希捷、西部数据、HGST等是“大咔”。从卡的世界来到盘的市场，宝存、Memblaze这样品牌如何才能够实现“猛龙过江”呢？
“我们和这些大品牌的竞争始终存在，并非始自闪存卡‘红利’的消失。”阳学仕说。
阳学仕表示：需要看到，Intel、三星这样的厂商都有PCIe闪存卡的产品，在竞争中，宝存之所以在市场表现优异，是有其深刻原因的。
“本质上说，闪存存储介质并不是一个可靠的介质，存在着写入寿命受限等问题，需要通过校验、RAID和磨损均衡设计等一系列措施，让SSD设备能够满足应用的需要。这需要上层的应用软件，如数据库等和SSD硬件管理紧密配合，如此才能够释放闪存的优势。” 阳学仕说。
与国际厂商相比，国内厂商在本地化服务和响应速度上占有明显优势，深入应用，密切配合这是国内品牌取成功的重要原因。
“这些优势，以及技术上的沉淀积累，并不会因为硬件形态的改变而消失。”阳学仕说。
软件定义，殊途同归
在闪存卡加速卡世界中，Host-Based、Device-Based之争曾是一道亮丽的风景。如今，在NVMe的时代，由于早期的NVMe标准采用Device-Based方式，Host-Based似乎也处于下风。会有很多人认为，Host-Based很难转型到Device-Based，即使转型，经验积累不够也使其难以实现超越。
实际上，阳学仕曾是Mavell闪存控制器的技术负责人，对于闪存控制器技术非常熟悉。但在2011年，当他举家归国创办上海宝存信息科技有限公司的时候，他却选择了Host-Based，也就是没有CPU处理器的方案。
谈到其中的原因，阳学仕表示：用户并不关注Host-Based还是Device-Based，用户关注的是如何发挥闪存的能力，解决实际应用中的性能瓶颈问题。
“我们不说Host-Based和Device-Based，我们说软件定义设计和嵌入式设计。我们认为软件定义的方式更加有利于释放闪存的特性。此外，在可靠性、功耗，以及成本上，软件定义均占有优势。” 阳学仕说。
NVMe标准从1.0，到1.2、1.3始终坚持开放的策略，其中，类似HMB(Host Memory Buffer), CMB(Controller Memory Buffer), open-channel SSD这样技术，NVMe over Fabric等就是要将原本嵌入式控制器承担资源和任务向主机、网络进行迁移。所以未来，嵌入式和软件定义应该是殊途同归。
阳学仕表示：“未来的技术趋势，就是将适合的软件向主机进行迁移。”
DRAM-less的话题
DRAM-less设计，是宝存在产品可靠性上的技术优势，确保在极少量控制器缓存的情况下，应对在突发掉电情况下，由于缓存数据没有落盘（没有写入NAND颗粒）所导致的数据丢失。
但是片上缓存的减少是否会影响系统的性能呢？以写放大为例，对于SSD来说是要努力减少的，理论是缓存计算应该非常有效的办法。对此，阳学仕指出，理论上是可以的，但在实际的产品实践中，这个度是非常难以把握的。如果不是从单一产品（如盘）而是从系统应用的角度，系统会有非常多层缓存（buffer）的设计，但主机侧的缓存是有效的，这也是为什么宝存坚持采用软件定义设计方式的原因之一。
目前为止，宝存对外提供多种形式的产品方案。从软件定义的Direct-IO PCIe Flash到Hyper-IO NVMe G5，包括SATA3 SSD的产品。宝存始终坚持针对应用软件进行定制化和优化，在性能保持和通用型产品的技术优势。“以原子写技术为例，宝存是少数能够将其产品化的厂商之一。” 阳学仕说。
小结
NVMe时代到来，推动闪存技术应用跨越了一个新的台阶，但这并不意味通用型产品时代的到来。技术的差异始终是存在的。其中，很多差异没有办法用简单的方法分辨出来，特别是可靠性、稳定性需要时间的检验。在应用产品初期，产品之间来不开差距，但是随着时间的累积，SSD坏块的增加，不同的设计方案就会变现出很大的差异。
一句话，技术还在不断进步之中，Host还是Device，嵌入式还是软件定义，远没有到水落石出的时候！
（以上，感谢Dostor存储在线总编宋家雨执笔全文。）
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