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在硬盤從HDD時代進入到SSD時代的過程中，隨著SSD技術的發展以及性能的提升，部分SSD已受到SATA最大吞吐量的限制，整個系統性能瓶頸逐漸從硬盤端轉移到協議和接口端，AHCI協議、SATA接口已無法滿足高性能和低延時SSD的需求，在數據加速的時代下，急需新的協議與接口助力SSD滿足數據存儲需求。
在這樣的背景下，英特爾、戴爾、三星、西部數據等企業于2009年組成聯盟，共同開發NVM Express管理接口規范，旨在讓SSD遷出傳統的SATA和SAS接口，滿足高性能應用和工作負載不斷變換的存儲需求。
作為NVM Express成員之一，西部數據在企業級的遷移中發揮作用，基于NVMe協議為企業提供新的存儲技術和解決方案，推出Ultrastar NVMe 系列SSD并提供相應的存儲平臺，最新一款雙端口高性能Ultrastar DC SN840 NVMe SSD于6月29日推出。
與SATA相比，NVMe的兩大優勢
根據行業據行業分析公司IDC預測，服務于超大規模云客戶、OEM廠商和終端用戶的IT組織都將繼續放棄使用傳統的SATA和SAS接口。至2020年，NVMe有望占據企業級PCIe SSD總出貨量的55%以上，并在2018-2023年間以38%的復合年增長率持續增長。選擇NVMe顯然已是大勢所趨，那么相比于SATA，NVMe究竟有哪些優勢？
相比于SATA，NVMe的性能更高。為HHD而生的SATA能夠適用于早期的SSD，屬于半雙工運行，即每個時間點只能執行讀取或者寫入，而NVMe SSD則是全雙工運行，即可以同時執行讀寫操作，這就意味著在需要進行大量讀寫的情況下，例如高性能計算、云計算、人工智能、機器學習以及數據分析等應用場景，NVMe無疑是更好的選擇。以西部數據的產品為例，其Ultrastar DC SN840 NVMe SSD可提供高達780K/250K的隨機讀/寫IOPS，比SATA SSD提高了5倍，且前者所需響應時間更短。
NVMe的優勢還體現在低時延上。存儲介質、控制器以及軟件接口標準是造成硬盤存儲時延的三大因素，在存儲介質方面，閃存要比傳統的機械硬盤速度快，SATA無法應用在閃存介質上，但NVMe不僅可以用在以閃存為媒介的SSD上，也可以應用在高性能和低延時的新型介質上。在控制器方面，基于PCle的SSD時延更低。軟件接口方面，由于NVMe減少了對寄存器的訪問次數并采用并行或者多線程優化，縮短了CPU到SSD的指令路徑。結合三者來看，NVMe SSD具有非常低的延時。
當然，NVMe SSD本身也在不斷發展，此次西部數據推出的Ultrastar DC SN840 NVMe SSD，不同于之前專用場景的SN340和支持通常工作負載的SN640，而是適用于各類工作負載并提供高性能的企業級存儲。
NVMe SSD潛力釋放還需搭載新型架構
基于NVMe閃存的存儲系統可為DAS、SAN和NAS帶來顯著的性能提升，但傳統的數據中心基礎架構可能會成為NVMe SSD發揮全部潛力的掣肘，進而導致存儲資源無法得到充分利用、低效率的數據孤島現象以及運營成本十分昂貴等問題。因此在從SATA轉向NVMe的過程中，搭載新型架構也是釋放存儲資源的關鍵一步。
西部數據最新發布的新款OpenFlex Data24，允許多臺主機通過低延遲以太網結構共享Ultrastar NVMe SSD的全部帶寬，這能夠幫助數據中心運營商通過擴容以及更高效地利用解耦閃存來滿足苛刻工作負載的更高性能需求。
同時OpenFlex Data24能夠在2U機箱中配置24個熱插拔Ultrastar DC SN840 NVMe SSD，提供最高368TB的共享存儲容量，滿足服務器存儲擴展的需求。OpenFlex Data24中內置RapidFlex控制器可銜接到NVMe/NVMe-oF，同24個SN840 NVMe SSD集成OpenFlex Data24 NVMe-oF存儲平臺，這就意味著，企業想要使用Ultrastar DC SN840 NVMe SSD，可以直接購買相應的配置，而無需自己部署或者等待其他廠商的服務器。
值得一提的是，基于RapidFlex RDMA的NVMe-oF控制器可以在無需外部交換機的情況下通過100GbE端口直接連接最多6臺主機，即使有多達六個適配器添加到OpenFlex Data24， RapidFlex控制器也可以提供低于500納秒的延遲以及高達13M IOPS/70GB/s的預期性能。
雷鋒網小結
數據時代，存儲與計算同等重要，尤其是對于企業而言，由于需要改善網絡游戲、數字支付、即時消息服務、電子商務和流媒體等領域的客戶體驗，時延和性能成為存儲平臺升級所考慮的關鍵因素。目前的情況是NVMe SSD版圖逐漸擴大，SATA與SAS所占市場份額越來越小，那么在不久的將來，NVMe是否能夠完全取代SATA和SAS呢？
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