近年来,数据量的暴增给企业存储带来了更大的压力,企业用户急需存储速度更快、性能更强的产品。同时,随着cpu、gpu和数据存储设备的不断发展,对带宽也提出了更高需求,pcie4.0的出现使这些问题逐渐得到解决。相较于pcie3.0,pcie4.0将带宽提升了一倍,允许gpu和pcie ssd提供更快的i/o。对普通用户来说,也许pcie4.0似乎并没有多少必要,但是对于数据分析、机器学习、人工智能等一些数据密集型和计算应用程序来说,计算性能的显著提升可能会推动一些技术瓶颈的突破。除了可以提高速度,pcie4.0还具备很好的数据可靠性和完整性,综合性能有了很大提升。索尼科技大概是看到了pcie4.0对游戏体验的提升,在其2020年推出的游戏机playstation 5上预留了标准的m.2 pcie4.0 ssd插槽,以便用户日后升级扩容。
索尼playstation 5
同时,pcie4.0向下兼容pcie3.0,所以即使是将pcie3.0设备插入pcie4.0插槽,依然能够正常工作,只不过其带宽是由pcie3.0决定的。技术的迭代更新具有联动性,pcie4.0的出现也意味着新一代产品的诞生。不过pcie4.0的发展之路似乎走的并不平坦,从2017年首次提出,到市场上推出pcie4.0产品经历了很长一段时间,还没等完全占据市场,pcie5.0就出现了。虽然关于pcie4.0的争议不断,但近两年来,pcie4.0产品也是相继推出,并受到了市场认可。
2019年,支持pcie4.0的ssd和显卡首次亮相,也代表着pcie4.0正式开始迈入市场。在当年的台北国际电脑展上,amd为了支持pcie4.0,推出全新的x570芯片组,制造商也推出了数十款x570主板。但有了pcie4.0主板,最重要的是要有可以支持它的处理器,即amd第三代ryzen处理器,当时amd发布了五款不同的ryzen 3000处理器,pcie4.0的加持也成了amd新一代cpu的亮点之一,二者也算相互成就了。但毕竟pcie3.0曾占据市场太久,又和pcie5.0在市场上共存,pcie4.0的发展之路并不是一帆风顺的,不过amd后来的b550和ryzen5000处理器大放异彩,也算让pcie4.0得到了正名。
amd radeon rx 5700 xt
继amd第三代ryzen之后,intel于2020年推出其首款支持pcie4.0的cpu,第十一代酷睿处理器,这款处理器率先使用了英特尔锐炬xe显卡。
amd不仅在消费级cpu上抢先intel一步支持pcie4.0,其第二代epyc也是业界首款支持pcie4.0的商用x86服务器cpu。同时这款cpu采样全球首款多芯片模块(mcm)架构,通过在同一封装中包含用于cpu和i/o的不容处理器节点提高性能。2021年发布的第三代amd epyc采用amd 3d v-cache,通过以3d叠层方式放置组件以实现最小延迟,借助三倍l3缓存实现更高带宽,可以处理极苛刻的技术计算工作负载。搭配128通道pcie4.0,以极具竞争力的价格优势,在服务器cpu领域占据主要市场。
第三代amd epyc(霄龙)处理器
虽然intel一直在cpu市场上占据主导地位,但在对pcie4.0的支持方面一直没有amd表现的积极。2021年,intel推出的第三代至强处理器(ice lake-sp)单颗处理器最多可提供64条pcie 4.0通道,采用10nm制程和sunny cove架构,最高规格可达40核。intel第三代至强处理器更专注于ai计算,内置了人工智能加速和高级安全功能,提高工作效率的同时还可以保证信息安全。
除了amd和intel的角逐,华为鲲鹏920系列处理器也加入了对pcie4.0的支持。鲲鹏920系列最多支持9个pcie4.0接口,其pcie扩展槽位支持华为自主开发的pcie ssd,极大提升了搜索业务、cache业务、下载业务等应用领域的i/o性能。同时支持华为自主研发的ai加速卡,使得图像处理等方面的工作更高效。
处理器性能提升以及整机市场的发展也对存储性能提出了更高要求,毕竟整机中各部分组件的性能同步提升才能发挥出技术升级的优势。近两年各大存储部件厂商陆续推出pcie gen 4 ssd,技术指标也都极具竞争力。宝存科技作为一家深耕数据中心领域超过十年的国内存储厂商,深知不同业务场景对存储的需求不尽相同。为了更好满足业务需求,在保证数据可靠性和性能一致性的基础上,推出了更高iops、更稳定qos的pcie gen4 sp4e/sp4x系列ssd。宝存科技sp4系列产品的4k随机读取iops分别高达900k,4k稳态随机写入高达340 iops。满足数据中心多种业务场景中复杂的io指令的同时,也大幅提升了终端用户的使用体验。同时,宝存科技基于多年来对数据中心业务场景的理解和经验,持续打磨和调优更符合多数业务场景所需混合读写场景的ssd固件。宝存科技sp4系列产品使用母公司倾力打造的sm8266主控,支持16通道,搭配3d etlc闪存,单盘容量最高为7.68tb,可以充分满足数据库、oltp/olap、云计算、大数据分析、高频交易及检索等工作负载的性能需求。
sm8266主控提供第六代nandxtend技术,支持高性能ldpc ecc及raid阵列校验纠错,可以确保极端操作情况下的数据完整性。藉此宝存科技sp4系列产品可以提供全路径端到端的硬件数据保护机制,其单盘失效平均时间(mtbf)超过2百万小时的企业级指标。同时还可以提供超过业界标准的dwpd。
宝存科技pcie gen4 ssd
由于企业业务系统需要24*7持续运行,稳定性对企业用户的重要性不言而喻。即便ssd的性能达到了极高的水平,如果不能保证稳定性和可靠性也没有什么实用意义。目前,市场上的企业级pcie gen4 ssd作为新一代产品,可靠性大都还有待考验。宝存科技的pcie gen4 ssd是在pcie gen3 ssd基础上进行了升级,其pcie gen3 ssd产品已在中国互联网巨头公司得到了广泛使用。通过智能算法加持,使nand的program/erase suspend特性可以充分发挥出来,为各种企业级io负载提供优异稳态下的qos。
4k随机读取最大稳态延迟
4k随机写入最大稳态延迟
宝存科技sp4的4k随机读取最大稳态延迟低于12ms,和intel p5510较为接近。sp4的4k随机写入的最大稳态延迟低于18ms,当命令数在32至512之间时,4k随机写入稳态延迟甚至低于intel p5510。
8k随机读取最大稳态延迟
8k随机写入最大稳态延迟
16k随机读取最大稳态延迟
16k随机写入最大稳态延迟
8k/16k随机读取最大稳态延迟分别为25ms和43ms,略高于intel p5510。pcie nvme ssd gen4 sp4的8k/16k随机写入最大稳态延迟表现较好,均低于intel p5510,分别为24ms和42ms。
虽说企业级ssd一般相对安全可靠,故障发生率较低,不过一旦出现故障就容易造成极大损失。为了应对可能发生的故障问题,宝存科技的pcie gen4 ssd提供了自主获取硬盘使用日志的功能,以便及时发现和解决问题,大大提升了故障分析速率和rma效率。
宝存科技拥有超过十年的一线大厂规模部署经验,在应用定制化领域(open channel)有非常成功的案例,并且近两年已经得到非常规模的量产。定制化领域在软件层级、固件层级、主控层级、硬件方面都有特殊要求,需要和客户协作。在nand flash的使能和管理是宝存科技的强项,对nand的迭代及管理等各方面的技术都有非常扎实的成功经验,这些经验在sp4系列产品中也有充分的体现。
关于宝存科技
宝存科技2011年成立于上海,2015年被全球较大的nand闪存主控芯片供应商慧荣科技全资收购。宝存科技是一家致力于开发高性能企业级ssd固态存储凯发在线的解决方案的高新技术公司,提供标准化nvme ssd和定制化open channel ssd 企业级固态存储产品,在数据库、虚拟化、云计算、大数据、人工智能等场景中得以广泛应用。产品上市至今,客户已遍布互联网、能源、交通、金融、教育、医疗、政府等各个行业和领域。
2014年,在美国全球闪存峰会上,推出业界首款单卡容量6.4tb pcie ssd;
2016年,在中国互联网技术大会上,发布业界首款单卡容量12.8tb pcie ssd;
2018年,发布业界首款商用open channel ssd;
2021年,推出新一代zns ssd;发布了传输速度更快的pcie nvme gen4 ssd产品—sp4e/sp4x系列。