FlashSystem 9100系支持19TB FCM NVMe和MRAM Cache技术

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近期,IBM发布FlashSystem新品支持双端口NVMe闪存技术,专利FlashSystem Micro Latency Modules和新FCM(采用NVMe外形和接口的FlashCore Modules),具有与当前FlashSystem 900相同的内置无性能影响压缩硬件。

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存储开发团队在3年前开始基于NAND闪存的NVMe闪存驱动器和SCM(如3D Xpoint和Z-SSD),新一代设备的设计,结合了Texas Memory Systems 35年来的高性能存储技术核心和Spectrum Virtualize团队近30年的行业领先的存储系统积累,推出FlashSystem 9100产品,包括DRAID技术。随着闪存模块的容量比NL-SAS驱动器更大,那么,DRAID-6等功能对于闪存和HDD驱动器同样重要,类似重要的功能还有内置迁移,数据缩减,快照,复制(DR)和HA功能。

 

IBM新一代的FlashSystem  9100存储设备将利用磁阻RAM(MRAM)替代DRAM来做写缓存。MRAM是目前可用的速度最快的、耐用性最高的非易失性存储器技术之一,但与NAND闪存或英特尔的3D XPoint存储设备相比,其存储密度受到限制。 所以MRAM目前主要用在嵌入式系统中取代小型闪存芯片或电池供电的DRAM和SRAM缓存。

 

Everspin是目前唯一的MRAM芯片供应商,其目前可用的256Mb芯片和1Gb芯片将在今年年底前提供样品。尽管目前还不能用作主存存储器,但随着容量不断增加,MRAM在大数据处理系统中更具有吸引力。 Everspin也是通过与Global Foundries合作,采用其22nm FD-SOI工艺来制造MRAM。

 

FlashSystem 9100采用使用自定义外形FCM尺寸标准的2.5‘’ U.2尺寸,采用系统级别的掉电保护和基于FPGA的控制器设计。这需要在每个FCM设备级别实现掉电保护。IBM发现使用足够大的超级电容以保持FPGA控制器能够运行足够长时间以刷新写DRAM缓存是不切实际的,然而MRAM固有的非易失性可以解决对超级电容的需求。

 

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IBM FlashSystem新FCM具有64层 3D TLC NAND颗粒,可用存储容量高达19.2TB,使其成为密度最高的基于TLC的SSD之一。 这些SSD使用20通道NAND接口和4通道PCIe 4.0主机接口,可在双端口2+2模式下运行


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FlashSystem 9100具备两种型号,FlashSystem 9110和9150,系统基本配置仅有2U,在2U中,可以安装24*NVMe FCM,每个FCM为19.2TB2U容量为460.8TB。除了DRAID-6和备用容量后,可用容量可达383 TB。如果采用FCM和硬件压缩(没有性能损失)可以得到更多容量(按2: 1计算),即2U存储系统可以提供800TB的可用有效容量。但是如果在采用重复数据删除,在2U中空间至少可保存1PB数据,甚至更多。即使不使用FCM配置,也可以使用每个控制器内置硬件压缩辅助引擎压缩标准NVMe闪存驱动器。


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对于大多数客户来说,这写容量可能已经足够,但是需要更多的容量和性能,可以Scale out扩展到8U,可以得到4倍容量(4PB)。如果还需要更多容量,可以添加SAS 协议的Tier1闪存驱动器扩展框,系统总共可以达到32PB,系统支持2U 24驱动器和5U 92驱动器机框组合。

 

关于性能,假如每个人可以做100万次IOPS已成为常态,FlashSystem 9100单个2U系统将大约提供250万个IOPS,而8U形态可扩展到1000万IOPS。这样的性能对每个人来说应该绰绰有余,而且延迟也可低至100us。

 

早在二月份,IBM就针对NVMe over Fabrics的硬件准备情况发布了一份指示声明,其中包括FlashSystem 9100。用于FlashSystem 9100主机接口16GbFC和25Gb以太网已准备好NVMe-oF支持。

 

FlashSystem 9100和IBM其他块存储系统一样,支持IBM Storage Insights功能。该功能基于IBM Cloud的门户为所有IBM存储客户提供了AI驱动的存储分析,存储资源管理和接口支持分析存储问题或性能瓶颈。IBM StorageInsights除了提供简单的轻量级VM数据收集器接口外,还为所有IBM存储提供集中式仪表板,可以从任何地方访问。

 

IBM V9000是基于FlashSystem 900和Spectrum Virtualize功能构建的闪存产品,它汇集了IBM FlashSystems,Spectrum Virtualize产品特性。此外,结合Spectrum Virtualize内置的软件功能和IBM的软件定义多云产品组合(包括SpectrumAccess,IBM Cloud Private和SpectrumConnect),FlashSystem 9100可以为多云环境(包括混合,数据中心内部部署和公有云)提供核心存储。


参考链接:

https://www.ibm.com/developerworks/community/blogs/storagevirtualization/entry/Introducing_the_FlashSystem_9100_NVMe_with_FCM?lang=en

https://www.anandtech.com/show/13174/ibm-and-everspin-announce-19tb-nvme-ssd-with-mram-write-cache


至此,绝大多数外部AFA存储厂商全面迈进NVMe或NVMe over Fabric时代,在闪存市场NetApp、Dell EMC和HPE占市场前三,当然Pure Storage和HDS实现了快速增长。SSD磁盘除了采用标准2.5”英寸封装外,还看到了非标封装的DirectFlash、FMD和FCM,当然从容量上来看,非标封装容量普遍更大些。下面看看主流厂商的NVMe存储产品支持情况。


Dell EMC:基于NVMeoF和SCM产品策略和原则,采用压缩卡和新压缩算法Deflate,SHA-2重删算法,PowerBrick硬件推出PowerMax2000/ 8000端到端NVMe产品。


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NetApp:坚定闪存策略(FlashRay夭折,SolideFile基本夭折),AFF系列并针对NVMe推出AFF A800,主打40GE,32G FC和FC/NVMe前端,支持板载NVMe M.2 SSD做缓存。


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HDS (Hitachi Vantara):虽然没看到NVMe产品,但组织调整后聚焦闪存,HFS A系列夭折后,主打VSP F系列,产品重点更新特性在于中低端采用软件替代ASIC硬件,标配NAS Blade(集成HNAS),并在VSP平台支持分级存储到HCP或Azure和S3的数据迁移能力。


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Pure Storage:历经5代OS(Purity1.0-5.0)积累,重点转向FB NAS/对象和FA //X 产品,FA //X系列支持SAS和NVMe共存,内置虚拟机实现NAS能力,详细分析请看“详解Pure Storage产品和Active Cluster特性”文章。


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HPEStoreServ 8450/ 9450 /20000闪存无太大变化,H3C主要销售的产品来源StoreServ系列,当然还有MSA、StoreEasy、StoreEver和StoreOnce等。对NVMe的支持应该寄予在Nimble AF上,但自收购以来,重点对产品进行一次调整,并未看到NVMe和SCM的支持(虽然已在宣传)。


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另外,HPE针对两个产品进行功能整合做的比较成功,如InfoSight对StoreServ进行支持,Nimble支持Peer Persistent等特性


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Huawei:华为在之前推出了Dorado5000 NVMe版本后,在不久前发布了Dorado全系NVMe版本。Dorado是软件特性比较齐全的产品,产品特性请参看“用“8”个字谈谈华为Dorado V3产品和技术”文章。


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Western Digital:收购Tegile推出InteliFlash N5000系列NVMe存储,另外,细数对SanDisk的收购,也使得细数成为Falsh晶圆制造厂商,掌握企业SSD关键技术。关于产品详细介绍请参看“谈谈被西数吞并的闪存公司Tegile System”文章。


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相信在技术和趋势推动下,不久将有更多VNMe产品落地,目前来看,NVMe还是雷声大雨点小,在生态(尤其是前端应用)不完善的市场环境下,所以,各大厂商除了宣传外,重点要放在产品功能完善和市场表现上。


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