數(shù)據(jù)中心跑步進(jìn)入PCIe 4.0時(shí)代，NVMe SSD換代進(jìn)行中

在當(dāng)下數(shù)據(jù)爆炸的時(shí)代，數(shù)據(jù)機(jī)器學(xué)習(xí)、人工智能和深度學(xué)習(xí)等應(yīng)用的增長(zhǎng)給數(shù)據(jù)中心帶來了更高的工作負(fù)載，數(shù)據(jù)中心需要不斷進(jìn)化來適應(yīng)增長(zhǎng)的市場(chǎng)需求。除了在計(jì)算上整合更快的CPU、GPU和加速器這些新技術(shù)之外，高帶寬、低延遲的互連和存儲(chǔ)技術(shù)同樣關(guān)鍵。新興的PCIe 4.0接口的NVMe存儲(chǔ)技術(shù)將有效緩解當(dāng)前數(shù)據(jù)中心的帶寬壓力，為云計(jì)算應(yīng)用提供更好的性能。
據(jù)行業(yè)研究公司 Forward Insights預(yù)測(cè)，2021 年 PCIe 4.0 在所有數(shù)據(jù)中心 PCIe SSD 的占比是 19% ，到 2025 年將增長(zhǎng)至 77%。在同一時(shí)間段內(nèi)，PCIe 3.0 SSD 占比將從 2021 年的 81% 下降到 2025 年的僅11%（摘自 Forward Insights，SSD Insights Q3/21）。美光科技推出了采用NVMe技術(shù)的美光7400 SSD系列產(chǎn)品，可廣泛適用于不同類型的數(shù)據(jù)中心，幫助其實(shí)現(xiàn)從PCIe 3.0到PCIe 4.0的基礎(chǔ)設(shè)施升級(jí)，加速各類云計(jì)算應(yīng)用。21ic就此專門采訪了美光科技存儲(chǔ)生態(tài)系統(tǒng)和產(chǎn)品營(yíng)銷高級(jí)總監(jiān)Larry Hart，進(jìn)行了書面采訪。

21ic：如何理解7400 在PCIe 3系統(tǒng)中的向后兼容性？同一接口上替換了 PCIe 3的SSD后，7400能否達(dá)到 PCIe 4的速度？
Larry Hart：美光 7400 SSD 的吞吐量是我們上一代主流 SSD 的兩倍，同時(shí)完全向后兼容 PCIe 3.0 平臺(tái)系統(tǒng)。向后兼容讓系統(tǒng)設(shè)計(jì)更為靈活，這意味著客戶可以根據(jù)需要，將設(shè)計(jì)用于PCIe4.0平臺(tái)中的SSD也能用來升級(jí)其現(xiàn)有的 PCIe 3.0 系統(tǒng)（在降低 PCIe 3.0 總線性能的情況下）。美光 7400 SSD 前后兼容性大大簡(jiǎn)化了數(shù)據(jù)中心從 PCIe 3.0 到 PCIe 4.0 的過渡的工作量。此外，一塊SSD 可以在兩代平臺(tái)中使用，支持更廣。隨著PCIe 4.0 系統(tǒng)中 SSD 可用帶寬增加，7400 SSD的性能也將顯著提升。

21ic：7400 提供了U.3、M.2 和E1.S 等7 種豐富的外形規(guī)格，請(qǐng)問這些不同規(guī)格SSD在數(shù)據(jù)中心中都分別應(yīng)用在何處？不同外形規(guī)格對(duì)SSD 性能有無影響？E1.S 作為最新的接口規(guī)格，其優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在哪里？
Larry Hart：隨著海量數(shù)據(jù)持續(xù)增長(zhǎng)，亟待解決不斷變化的工作負(fù)載需求以及可擴(kuò)展數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施的需求，我們需要可以馬上部署實(shí)施，同時(shí)能滿足未來需求的存儲(chǔ)解決方案。我們開發(fā)了七種不同外形規(guī)格的美光 7400 SSD——以應(yīng)對(duì)整個(gè)數(shù)據(jù)中心的多種用例?？蛻艨蓳?jù)此選擇硬盤，以便其在眾多部署中發(fā)揮優(yōu)勢(shì)。
· 云端的客戶既對(duì)性能有要求，也兼顧密度和物理尺寸平衡。而 E1.S 正是為這些客戶以及那些需要優(yōu)化存儲(chǔ)性能的1U 服務(wù)器客戶而設(shè)計(jì)的。
· 美光還提供三種不同規(guī)格的的 E1.S：用于啟動(dòng)設(shè)備的 5.9mm 厚度裸板；平衡主存儲(chǔ)器性能和功耗的15mm 厚度版本；以及主·要解決主存儲(chǔ)器的性能和冷卻效率問題的25mm厚度可選版本。
· 我們豐富的 E1.S 規(guī)格選項(xiàng)使客戶能夠根據(jù)其平臺(tái)和環(huán)境需求定制其存儲(chǔ)設(shè)計(jì)。
· 市面上普遍流行支持 U.2 和 U.3 的標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)器，因此美光提供了 7mm 厚度的 7400 SSD，盡可能地增加服務(wù)器平臺(tái)密度（標(biāo)準(zhǔn)機(jī)箱中有更多的 U.3 SSD），而 15mm 厚度的 7400 SSD則可實(shí)現(xiàn)最佳冷卻效果。U.3 主要用于主數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。
· M.2 外形規(guī)格是一種板載系統(tǒng)啟動(dòng) SSD，通常用于超緊湊型數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。美光 7400 M.2 提供 22x80mm 和 22x110mm 兩種外形規(guī)格。
很多客戶都要求我們?cè)?M.2 規(guī)格（22x80mm）封裝中提供斷電保護(hù)功能，在意外斷電時(shí)保護(hù)未寫入的數(shù)據(jù)。目前，我們的 M.2 規(guī)格（22x80mm）是唯一提供此功能的產(chǎn)品。

21ic：在數(shù)據(jù)損壞的情況下，以往SSD的可恢復(fù)性相比傳統(tǒng)HDD 要低很多，這種觀點(diǎn)現(xiàn)在還正確嗎？如何打消數(shù)據(jù)中心用戶的這一顧慮？
Larry Hart：在存儲(chǔ)設(shè)備中建立備份是保護(hù)數(shù)據(jù)不受設(shè)備故障影響的最好的方法之一。美光在我們所有的數(shù)據(jù)中心 SSD（包括美光 7400）中均使用了多種數(shù)據(jù)保護(hù)技術(shù)，例如：
· 斷電保護(hù)：美光 7400 SSD 具有電源保持機(jī)制，以確保 SSD 在斷電時(shí)能正確寫入正在運(yùn)行的數(shù)據(jù)。
· 數(shù)據(jù)通路保護(hù)：當(dāng)數(shù)據(jù)從 PHY 傳輸?shù)?NAND 并回傳時(shí)，該技術(shù)有助于防止誤碼。
· 獨(dú)立NAND 冗余陣列（RAIN）：一種 SSD 內(nèi)部 NAND 級(jí)冗余管理機(jī)制，可幫助保護(hù)數(shù)據(jù)不受介質(zhì)故障的影響。
SSD 的平均無故障時(shí)間（MTTF）也很長(zhǎng)。例如，美光 7400 SSD 的 MTTF 長(zhǎng)達(dá)兩百萬小時(shí)。

21ic：7400 可以同時(shí)支持對(duì)于網(wǎng)絡(luò)攻擊和物理攻擊的防御，內(nèi)部的安全架構(gòu)是怎樣設(shè)計(jì)的？如何實(shí)現(xiàn)安全數(shù)據(jù)和關(guān)鍵信息互不干擾？
Larry Hart：美光 7400 SSD 提供經(jīng)過充分驗(yàn)證且標(biāo)準(zhǔn)的安全功能，例如 TCG Opal，而且還在控制器中內(nèi)置了七項(xiàng)新的安全功能。美光設(shè)計(jì)的這款控制器支持安全執(zhí)行環(huán)境（SEE，Secure Execution Environment），這一專用的安全處理單元實(shí)現(xiàn)了與 SSD 控制器內(nèi)的其他（開放）微處理器的電氣隔離。只有 SEE 能夠訪問安全組件，操控安全固件，并為開放式微處理器的固件提供安全服務(wù)。SEE 隔離大大降低了存儲(chǔ)設(shè)備遭遇意外或者被惡意破壞造成的風(fēng)險(xiǎn)，并且SEE 的執(zhí)行不會(huì)被非安全代碼搶占。隨著數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的應(yīng)用程序不斷被虛擬化、云端化和容器化，SEE 也有助于解決新出現(xiàn)的問題。
美光 7400 NVMe SSD 提供 SED、非 SED 和微軟 eDrive 選項(xiàng)，可以根據(jù)部署要求定制安全功能。
它總共包括七項(xiàng)新的安全功能：
美光安全功能的技術(shù)摘要中詳細(xì)闡述了如何使用 SSD 硬件和軟件安全功能來保護(hù)數(shù)據(jù)。

21ic：7400 SSD是首款支持OCP 部署的SSD 產(chǎn)品，有什么特殊意義嗎？未來的新品是否都會(huì)支持OCP 和EDSFF？
Larry Hart：這是美光第一款專為開放計(jì)算項(xiàng)目（OCP）部署而設(shè)計(jì)的 SSD。OCP 通過制定和頒布規(guī)則，構(gòu)建了一個(gè)蓬勃發(fā)展的生態(tài)系統(tǒng)?；跇?biāo)準(zhǔn)的方法以降低新技術(shù)部署的復(fù)雜性，也有利于推動(dòng)新技術(shù)的發(fā)展。在基于標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)創(chuàng)新方面，美光的行業(yè)領(lǐng)先地位由來已久。未來幾代美光數(shù)據(jù)中心 SSD 將繼續(xù)支持 OCP NVMe 云 SSD 規(guī)格，使數(shù)據(jù)中心客戶能夠快速實(shí)現(xiàn)其存儲(chǔ)投資的價(jià)值。
美光 7400 NVMe SSD 還特別支持與 OCP 相關(guān)的功能，包括：
· 受監(jiān)控的電源保持機(jī)制：確保在斷電時(shí) SSD 遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到非易失內(nèi)存中，這有助于保證遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)的連續(xù)性，實(shí)現(xiàn)對(duì)運(yùn)行狀況的連續(xù)監(jiān)控。7400 還可在斷電時(shí)提供電源保持功能。
· 磨損跟蹤和報(bào)告：7400 跟蹤主機(jī)寫入以及內(nèi)部數(shù)據(jù)管理寫入而產(chǎn)生的磨損量。
· 自動(dòng)恢復(fù)：7400 在調(diào)整 NAND 讀取的參數(shù)后，如讀取失敗將自動(dòng)重試，而且內(nèi)置了自動(dòng)NAND 冗余功能。
· 用戶數(shù)據(jù)保護(hù)：當(dāng)用戶數(shù)據(jù)通過 SSD 內(nèi)的通路、寫入存儲(chǔ)介質(zhì)然后回傳，即從主機(jī)移動(dòng)到 SSD 接口時(shí)，7400 持續(xù)對(duì)其進(jìn)行保護(hù)。此外，7400 將主機(jī)邏輯塊地址和主機(jī)數(shù)據(jù)嵌在一起，然后存儲(chǔ)到 SSD中。存儲(chǔ)這些附加信息（也稱為元數(shù)據(jù)）有助于保證美光 7400 SSD 能夠回傳所要求的準(zhǔn)確數(shù)據(jù)。
· 512 字節(jié)和 4096 字節(jié)的扇區(qū)支持：美光 7400 所有七種外形規(guī)格都支持 512 字節(jié)和4096 字節(jié)大小，因此，這兩類字節(jié)大小適用于每個(gè) SKU。
· 延遲日志記錄：此功能增強(qiáng)了單個(gè) SSD 的性能，以確保對(duì)硬盤延遲進(jìn)行完整和詳細(xì)的監(jiān)控。
我們將 OCP 視為一種方法，它能夠?yàn)殚W存的數(shù)據(jù)中心部署制定全行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，加速客戶數(shù)據(jù)中心領(lǐng)域的創(chuàng)新。

21ic：7400 似乎還是使用的96 層 TLC-3D-NAND，為何沒有使用最新的176 層NAND？產(chǎn)品定義上如何考量的，未來是否會(huì)使用176 層NAND？
Larry Hart：新款控制器和固件提升的功能非常全面，因此，本次我們將開發(fā)重點(diǎn)放在了對(duì)產(chǎn)品有重大影響的領(lǐng)域，包括：
· PCIe 4.0
· 性能大幅提升（包括 U.3，7.68TB PRO 和 U.3，6.4TB MAX 的 100 萬次隨機(jī)讀取IOPS）
· 美光的安全執(zhí)行環(huán)境（SEE）
· 非對(duì)稱可信根
· 強(qiáng)非對(duì)稱密鑰支持
· RSA 授權(quán)密鑰支持
· 安全啟動(dòng)
· 基于密鑰的固件更新
· 基于密鑰的特權(quán)訪問
· 通過 NVMe-MI（NVMe 管理接口）進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)管理
我們已在消費(fèi)端/客戶端 SSD 中采用了 176 層NAND，美光將持續(xù)在所有產(chǎn)品中創(chuàng)造客戶價(jià)值。我們正在與客戶合作，以了解業(yè)界哪些領(lǐng)域可以采用 176 層 NAND。

本文參考鏈接：

7400 | 美光科技公司
采用 NVMe? 的美光® 7400 SSD 為數(shù)據(jù)中心提供 PCIe Gen4 性能| 美光科技
Three Reasons the Micron 7400 SSD Leads Data Center Infrastructure Transformation
The Micron® 7300 and 7400 SSDs With NVMe: Selecting the Right Solution for Your Needs
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