公有云場景涵蓋大量“性能密集型”業(yè)務
公有云業(yè)務的爆發(fā)增長對業(yè)務性能提出了更加苛刻的要求，產生了對高IOPS、低讀寫延時、高壽命，同時保證產品可靠性的存儲介質需求，在滿足這些客戶基本業(yè)務場景需求基礎上，NVMe SSD成本也需要進一步降低。
浪潮閃存盤：與用戶態(tài)軟件棧深度融合，盤活公有云數(shù)據(jù)
為了滿足公有云業(yè)務對于高性能數(shù)據(jù)存儲和成本的需求，浪潮存儲聯(lián)合云廠商對原有集群系統(tǒng)軟、硬件架構進行全面升級。浪潮自研ZNS SSD閃存盤與基于SPDK(Storage Performance Development Kit,存儲性能開發(fā)工具包)的主機端軟件生態(tài)深度融合，實現(xiàn)ZNS SSD與主機端的Zone FTL（Flash Translation Layer，閃存轉換層）二者協(xié)同下發(fā)數(shù)據(jù)，共同為公有云應用提供分區(qū)存儲能力，提升公有云用戶數(shù)據(jù)訪問體驗。
浪潮新一代ZNS SSD適配公有云塊存儲場景
其一面向公有云的不同應用場景，讓每個分區(qū)像“樂高積木”一樣進行靈活組合、映射。
浪潮新一代ZNS SSD閃存盤內部可以根據(jù)不同的應用場景將不同的Zone與不同的物理位置進行映射。如下圖所示，浪潮當前采用config.B架構，Zone分區(qū)大小約為1.5G, 單個Zone寫帶寬達到1700MB/s，兩個Zone同時寫入總帶寬可以達到3400MB/s。浪潮ZNS SSD可以靈活采用config.A或者config.B架構，其中config.A中單Zone寫入帶寬可以達到滿帶寬，config.B既保證了一定的單Zone寫入帶寬也可以滿足多Zone寫入QoS需求。
浪潮ZNS SSD可靈活采用config.A或者config.B架構
其二，浪潮閃存盤實現(xiàn)小范圍隨機寫和大容量順序寫“通吃”，提高數(shù)據(jù)訪問效率。
浪潮新一代ZNS SSD閃存盤既支持Zone分區(qū)小范圍隨機寫又支持大容量Zone應用。在隨機寫業(yè)務中，浪潮ZNS SSD降低了業(yè)務層隨機轉順序的復雜度，提升了SSD易用性。Zone Append技術打破“寫QD=1”的限制，提升寫并發(fā)度以及隨機性，充分發(fā)揮ZNS性能優(yōu)勢。此外浪潮ZNS SSD還有利于大容量Zone的應用，通過降低Write pointer敏感度，從而避免了寫異常情況的出現(xiàn)。
浪潮ZNS SSD對Write和Append進行優(yōu)化
（QD1 write@4k帶寬<180M/s，QD4 append @4k> 800M/s，QD1 write@128k帶寬 1100MB/s，QD4 append@128k帶寬>1700MB/s）
浪潮存儲研發(fā)團隊聯(lián)合云廠商面向公有云場景完成SPDK與ZNS SSD適配，打通了SPDK19.10與ZNS SSD盤通路，實現(xiàn)SPDK對ZNS協(xié)議的支持。同時還完成SPDK 20.10的I/O適配與業(yè)務適配，保證了SPDK運行中的產品穩(wěn)定度，12盤位在極限壓力下可以長穩(wěn)運行7天以上，并確保熱插拔、上下電長期測試等指標達標。
測試結果顯示，浪潮新一代ZNS SSD（容量8T）在多流順序寫方面優(yōu)勢明顯，ZNS盤持續(xù)寫入性能穩(wěn)定，且性能優(yōu)于容量6.4T標準SSD 2.5倍以上。
浪潮新一代ZNS SSD優(yōu)化多流順序寫性能，高于標準SSD2.5倍
給公有云用戶一款“跑得快、用得省、買得起”的閃存盤
與標準盤相比，浪潮存儲通過ZNS SSD閃存盤與用戶端態(tài)軟件棧的融合協(xié)同，能夠為公有云用戶帶來幾大好處。
其一，性能大幅提升，隨機寫性能由250K提升至775K，性能提升210%，多流順序寫優(yōu)于標盤2.5倍以上；
其二，實現(xiàn)閃存盤容量利用率最大化，以接近于1的WAF（Write Amplification，寫放大）基本上消滅了GC（Garbage Collection，垃圾回收）和OP（Over provisioning，預留空間）空間，ZNS SSD的物理容量即是用戶可用容量。
同時浪潮存儲提升了閃存盤在公有云場景中的使用壽命，使得DWPD（Drive Writes Per Day，驅動器日寫入量）從標準盤的3.1提升至6.8（5年），閃存盤壽命大幅提升。
在滿足公有云業(yè)務負載的同時，浪潮ZNS SSD能夠將總體擁有成本（TCO）降低37%，相比標盤，每GB成本降低39%以上，為公有云用戶帶來了可觀的經濟效益。
未來云、人工智能、物聯(lián)網等技術加速發(fā)展，中國公有云業(yè)務仍將保持高速增長態(tài)勢，預計到2024年中國公有云在全球市場的占比將從2020年的6.5%提升為10.5%。浪潮存儲基于“云存智用 運籌新數(shù)據(jù)”理念，持續(xù)推進SSD在統(tǒng)一存儲、分布式存儲中的應用，包括在統(tǒng)一存儲中將自研SSD與盤控一體化技術深度融合，在分布式存儲中深入整合ZNS分區(qū)命名空間、KV（Key-Value）鍵值等前沿技術，實現(xiàn)上下層軟件全線打通適配，讓整機更懂SSD、讓SSD更適配方案，釋放數(shù)據(jù)價值加速數(shù)字化轉型。
【 作者：浪潮存儲產品經理 宗崗崗、SSD資深架構師 趙寶林 】
