1、SSD SSD ：理论、产品及应用分析理论、产品及应用分析1234SATASATA SSDSSD技术基础技术基础SATA SSDSATA SSD产品产品- -InspurInspurNVMeNVMe SSD SSD技术基础、技术特点及应用技术基础、技术特点及应用NVMeNVMe SSD SSD产品分析产品分析 怎么区分接口和协议怎么区分接口和协议 协议就是算法，偏上层，偏逻辑协议就是算法，偏上层，偏逻辑 接口就是信号，偏底层，偏物理接口就是信号，偏底层，偏物理 SATA协议及接口，仅用于承载ATA协议，取代IDE接口。属于串行总 线，每个通道只能接入一个设备。下图中有数据口和供电口。其定义了：
2、传输层到物理层。 怎么区分接口和协议怎么区分接口和协议SAS协议及接口：在存储系统中用来取代FCAL接口。其定义了：传输层到物理层。SAS和SATA的连接器看上去差不多，仔细观察会发现SATA连接器中间的缺口在SAS上是被补平的，其反面其实还有7根数据线，这就是企业级冗余所要求的双端口，这第二个数据口接入到第二个SAS控制器或者Expander上。 怎么区分接口和协议怎么区分接口和协议Nvme协议及接口，承载PCIE传输协议。也可以承载SCSI协议，但是后者没有普及。其定义了：传输层到物理层。目前PCIE设备侧连接器形态主要是标准插槽或者SFF8639（U.2）。SSD内部物理视图 SSD基础
3、知识：基础知识： SLC（Single Level Cell ）、）、MLC（Muliple Level Cell）、）、TLC （Triple Level Cell）Block（最小的擦写单元）、（最小的擦写单元）、Page（最小的访问单元）（最小的访问单元）WAF (Write Amplification Factor) SSD基础知识基础知识DWPD：平均每天擦写次数：平均每天擦写次数GC: Garbage Collection厂商厂商： Intel、Samsung、Micron、Sandisk SSD硬盘关注的规格参数：硬盘关注的规格参数： 容量容量 Nand 制程制程 性能性能 En
4、duranceDWPD QoS Power FW 规格参数示例规格参数示例2SATA SSDSATA SSD产品产品- -InspurInspur浪潮引入的浪潮引入的SATA SSDSATA SSD产品产品-intel-intel12Intel SATA产品系列产品系列13浪潮引入的浪潮引入的SATA SATA SSDSSD产品产品- -samsungsamsungNVMeNVMe SSD SSD基础、技术特点及应用基础、技术特点及应用16Nvme基础：什么是nvmeNVMe其实与AHCI(Serial ATA Advanced Host Controller Interface)一样都是逻辑
5、设备接口标准。NVMe全称Non-Volatile Memory Express，非易失性存储器标准，是使用PCI-E通道的SSD一种规范.AHCI是为机械硬盘而设计的，NVMe是为ssd设计的。严格意义上说并不是什么实体接口，而是一种新兴的硬盘接口标准，用来替代老旧的AHCI技术。Nvme SSD原理和硬件架构SATA/SAS SSD性能也无法再突破，PCIe SSD就成为了SSD提升性能的最好途径。优点一：延时更低：NVMe标准是面向PCI-E SSD的，使用原生PCI-E通道与CPU直连可以免去SATA与SAS接口的外置控制器（PCH）与CPU通信所带来的延时。优点二：IOPS大增：NV
6、Me则可以把最大队列深度从32提升到64000，SSD的IOPS能力也会得到大幅提升,从而释放SSD的能力。优点三：更省电：NVMe加入了自动功耗状态切换和动态能耗管理功能。NVMe SSD产品的出现及优点产品的出现及优点优势1-低延时在软件层方面，NVMe标准的延时只有AHCI的一半不到，NVMe精简了调用方式，执行命令时不需要读取寄存器;而AHCI每条命令则需要读取4次寄存器。优势2-高IOPSNVMe的另一个重点则是提高SSD的IOPS(每秒读写次数)性能。目前市面上性能不错的SATA接口SSD，最多只会测试到队列深度为32的IOPS能力，其实终究原因这是AHCI的上限，其实许多闪存主控
7、可以提供更好的队列深度。而NVMe则可以把最大队列深度从32提升到64000，SSD的IOPS能力也会得到大幅提升。优势3-低功耗NVMe加入了自动功耗状态切换和动态能耗管理功能，设备从能耗状态0闲置50ms后可以迅速切换到能耗状态1，在500ms闲置后又会进入能耗更低的状态2。虽然切换能耗状态会产生短暂延迟，但闲置时这两种状态下的功耗可以控制在非常低的水平，因此在能耗管理上，相比起主流的SATA接口SSD拥有较大优势SSD的发展趋势SAS、SATA SSD萎缩，PCIE 成为主流趋势；PCIE：卡状盘子逐渐退出市场；NVME 2.5寸成为主流，方便部署、支持热插拔采用一块八口背板，最多支持4
8、块NVMe SSD，整体在SAS硬盘后面23品牌希捷Intel S3520Intel S3520三星 PM863aIntel P3500PBlaze4Capacity2.5”: 600GB 15K 2.5”: 800GBM.2 480GB2.5”: 960GBPCIe Gen3 X4 1.2TPCIe Gen3 X4 1.2TRandom 4KB Reads150 IOPS67,500IOPS53,000 IOPS97,000 IOPS450,000 IOPS 780,000 IOPSRandom 4KB Writes120 IOPS17,500 IOPS14,400 IOPS24,000 I
9、OPS35,000 IOPS150,000 IOPSSustained Sequential Read 246 MB/s450 MB/s410 MB/s520 MB/s2700MB/s3000MB/sSustained Sequential Write180 MB/s400 MB/s320 MB/s480 MB/s1800MB/s2000MB/s普通机械盘、普通机械盘、SATA SSD和和Nvme SSD性能值对比性能值对比Nvme SSD应用场景各厂家Nvme SSD引入情况Inspur/HP/Dell/Sugon/Lenovo引入品牌及型号：Intel（P3500、P3600、P3700）
10、、Memblaze（P4L系列）、三星（PM1725（a）、PM963样品）华为是自主研发的SSD2627Intel NVMe产品系列产品系列28Intel NVMe产品系列产品系列29Intel NVMe产品系列产品系列30Intel NVMe产品系列产品系列31Intel NVMe产品系列产品系列ES3000 V3的数据接口是PCIe 3.0 x4，包含3个系列的产品，分别是： ES3500P V3系列：标准的2.5寸盘，接口形态是SFF-8639； 适合于读密集型的业务场景。 ES3600P V3系列：标准的2.5寸盘，接口形态是SFF-8639； 适合于读写混合的业务场景。 ES360
11、0C V3系列：标准的半高半长PCIe卡； 适合于读写混合的业务场景。 ES3000 V3提供丰富的单品容量和规格，满足不同应用场景需求。 ES3500P系列提供单盘容量：1200G、2000G、3200G ES3600P系列提供单盘容量：1200G、1600G、3200G ES3600C系列提供单卡容量：1600G、3200G 华为ES3000 V3产品规格产品规格华为ES3000 V3产品规格参数产品规格参数 各厂家机型Nvme SSD支持情况35Inspur服务器Nvme支持情况支持支持机型：机型：SA5112M4、SA5212M4SA5112M4： 1U8盘最多支持4块NVMe 1U4
12、盘最多支持2块NVMe SA5212M4： 最多支持前置4块NVMe OS版本：版本：Centos6.2或6.2以上驱动版本：驱动版本：需要根据不同品牌由厂家提供，需要编译到系统中，BIOS&BMC：通用版本不支持NVMe 配置说明：配置说明：1、支持NVMe SSD时需在配置中特殊说明，并描述使用NVMe SSD系列品牌；2、支持NVMe SSD时需占用1个PCIe3.0 x16 slot；3、NVMe Raid：目前尚不支持NVMe SSD做硬Raid，软件Raid方案在验证阶段，待完成验证后可以支持。第二颗CPU第一颗CPU 必须是两颗CPU NVMe转接卡占用第二颗CPU的PCIex1
13、6 slot，所以支持NVMe的机型只能插一张卡编码编码描述描述数量数量YZCA-00607-101背板_Inspur_tecent_4-SAS_4-NVMe1YZCA-00622-101转接卡_Inspur_Shuyu_NA_PCIE_12V_NA1V01600H000000000SAS线_LXSH_2T_LE3HM001-SD-R_80cm_36P4VQT3C0K000000001标准全高挡片_锐拓_3110400161V01600L000000000信号线_A_2T_RWHHW-7137_650mm_4-4P1第二颗CPU第一颗CPU背板搭配限制： 一块NVMe背板，最多支持2块NVMe
14、 SSD 两块NVMe背板，最多支持4块NVMe SSD 一块NVMe背板+一块SAS背板，最多支持2块NVMe SSD 两块SAS背板+一块SAS背板，最多支持4块NVMe SSD 必须是两颗CPU NVMe转接卡占用第二颗CPU的PCIex16 slot，所以支持NVMe的机型最多插五张卡编码编码描述描述数量数量YZCA-00608-101背板_Inspur_tecent_2-SAS_2-NVMe2YZCA-00622-101转接卡_Inspur_Shuyu_NA_PCIE_12V_NA1V01600H000000000SAS线_LXSH_2T_LE3HM001-SD-R_80cm_36P
15、4V069222000000016半高挡片_锐拓_3110100361V01602D000000000信号线_A_4T_RWHHW-8046_820mm_4P138HP NVME SSD 应用情况应用情况1. HP 的NVME SSD使用的都是Intel系列的NVME SSD型号：P3500、P3600、P3700容量：400G、800G、1.2T、1.6T、2.0T2. SATA SSD 主要厂商Intel，Samsung，Micorn，Intel的使用率90%容量：480G、800G、960G3. 机械硬盘：Seagate、WD、HP容量：1T、2T、 4T、 6T、8 T广达NVME的支
16、持情况392个NVME U.210个个NVME U.22个NVME U.22个NVME U.2每个节点RH1288 v3/RH2288 v3NVMe机型支持4个NVMe SSD盘RH2288H V3 NVMe机型支持12个NVMe SSD盘华为服务器Nvme硬盘的支持情况相关知识点分享：相关知识点分享：单个U.2 SSD就占用PCIe x4通道，目前服务器主板上单个PCIe插槽最高为PCIe x16设计，要保证每个U.2 SSD都获得对应的带宽，只能连接4个。常规服务器前面板通常最大可支持24块2.5英寸硬盘，需要96个PCIe通道，这已经超过了主流的Intel双路至强E5处理器所能提供的总数（单个Intel E5处理器最高提供40条PCIe 3.0通道，双路服务器共有80条PCIe 3.0通道）华为推出了支持12个U.2 SSD的服务器设计，即FusionServer RH2288H V3服务器。看似双路服务器中的PCIe通道总数限制，影响了NVMe SSD的性能发挥，实则并不仅是PCIe的问题。目前单块NVMe SSD的性能大约为50万左右（华为ES3000系列能达到80万），而据估算，双路E5服务器的IOPS最大约1千万左右，再高，处理器将成为瓶颈，性能很难再进一步。另一方面，也很难想象什么样的应用需要在单台双路服务器上实现千万级别的I/O性能。Thanks
