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Contents

1、概述... 1

2、FusionIO：Pcie SSD的始作俑者... 2

3、Intel PCIe SSD：傳統PCIe SSD卡... 3

4、華為PCIe SSD卡：創新、追求完美... 5

5、Memblaze: pcie SSD的國產新星... 5

6、NetApp EF540：全閃存陣列過渡版本... 7

7、Skyera：高密SSD陣列第一人... 7

8、EMC XtreamIO：不算完美的Scale-Out SSD盤陣... 9

9、Pure storage：SSD盤陣探路人... 10

10、Violin memory：創新SSD盤陣，上市股票暴跌第一人... 11

11、Nimbus Data：高調集群SSD盤陣... 12

12、IBM FlashSystem：技術創新的SSD盤陣... 14

13、Nimble Storage：混合存儲新星... 15

1、概述

2013年是Flash存儲領域非常不平凡的一年，Flash盤陣廠商Violin Memory上市之後就股票大跌，CEO被迫辭退。混合存儲廠商Nimble Storage終於在年末成功上市。Cisco在自己的老本行之外於去年下半年收購全Flash盤陣廠商Whiptail，開始入足存儲領域。FusionIO在去年一直收益不佳，並且引發高層動蕩，創始人兼CEO離開公司，從而導致股票大跌。Skyera公司在Flash Memory峰會上展示了自己的高密全Flash存儲系統，幾乎可以顛覆現有所有存儲系統。EMC在2012收購XtreamIO之後，終於在去年發布了XtreamIO全Flash盤陣系統。去年年底，三星/東芝/美光等公司競相投產，3D Nand Flash時代正式來臨。很多的事件都表明Flash存儲領域非常的熱門，但是，目前還處於技術和市場拼殺的階段，所以可以看到很多新型公司的沈浮以及不斷有令人耳目一新的產品發布。

有一個事實是不可以忽略的，隨著半導體工藝的進一步發展，Nand Flash的單芯片容量月來越大，Nand Flash制程已經移至16nm，並且采用3D的工藝技術，使得Nand Flash的單芯片容量達到了128GB，256GB、512GB單芯片容量不在是夢想。

本文是想對市場上現有的基於Flash的存儲系統進行分析，說明他們的區別以及相同點。從這些產品分析，我們可以看到，目前Flash存儲系統沒有統一的技術標準，沒有統一的軟硬件架構，一切都在定義之中。真因為如此，Flash存儲的遊戲才剛剛開始，其間才會充滿了很多的機遇和挑戰。

2、FusionIO：Pcie SSD的始作俑者

FusionIO曾經發布了第一塊基於PCI總線的SSD設備卡，這種卡被廣泛應用於服務器中，對數據庫等應用進行IO加速。曾經一度FusionIO都被行業非常看好，但是去年FusionIO內部高層動蕩，創始人兼CEO離職，導致FusionIO的股價重創。分析FusionIO的市場，其最大的客戶是Facebook和蘋果，所以，Facebook和蘋果的業績會影響FusionIO的收入。個人認為，FusionIO在定義PCI SSD之後，沒有引領Flash存儲潮流，將Flash存儲引領到數據中心主存儲方向上來。所以，當大家都具備能力去完成一塊低延遲SSD卡的時候，Fusionio的好日子也就過到頭了。所以，一個SSD的創業公司，需要認識到Flash存儲對存儲領域的真正價值所在，需要不斷提升、擴展自己的產品，將這個領域做大，從而立於不敗之地。

FusionIO的產品技術應該說是有點特立獨行的，在那個年代是有創新性的。傳統廠商在處理Flash的時候，通常會將Flash當做普通磁盤來處理，在CPU和Nand Flash之間，會存在一層SATA或者SAS接口。這種傳統的接口會簡化整個板卡的設計，但是會引入IO Latency。

FusionIO的iodrive控制器將Flash以緩存的形式存在，數據直接經過PCI控制器抵達Nand Flash，從而可以顯著提高隨機讀寫性能。從技術的角度來看，由於Nand Flash本身的讀寫性能很高，整個IO路徑上的任何延遲都會對系統的整體性能造成影響。換句話說，存儲介質Nand Flash已經不是IO性能的瓶頸點，數據傳輸、處理器性能可能會成為系統的瓶頸點。在磁盤存儲系統中，由於磁盤是重要瓶頸點，所以SAS、SATA之類的延遲就可以忽略了，但是，在Flash存儲中，這種延遲就不能被忽略了。

在接口的處理上，FusionIO去除了SAS/SATA接口，直接采用FPGA實現了iodrive控制器。如上圖所示，其封裝了PCI控制器和Nand Flash控制器。但是，值得註意的是，FusionIO的FTL（Flash Translation Layer）是實現在主機端的。也就是說，在主機端的驅動程序中，需要實現FTL的算法。這種處理當然可以簡化板卡的設計，帶來的問題是其會占用主機（服務器）的內存和CPU資源，會影響到服務器的性能。這種將FTL直接放到驅動程序層面的方法被稱之為Host based PCIe卡架構，很多廠商的產品都會采用這種模式。但是，國內的Memblaze的產品直接采用另一種device based PCIe架構，將FTL直接放入FPGA內部，采用FPGA內部的處理器對其進行處理。當然，采用這種offload的方式，也會帶來其他方面的問題，例如散熱等。

3、Intel PCIe SSD：傳統PCIe SSD卡

Intel是信息技術行業的老大，其技術強項在於X86處理器技術，其市場強項在於處理器技術在PC和服務器市場的壟斷。Intel擁有Nand Flash技術及芯片，並且擁有PCIe控制器、Nand Flash控制器等技術。因此，Intel可以很容易將諸多技術集成起來完成一款優秀的PCIe SSD存儲卡。Intel於2012年的IDF上終於推出了自己的SSD卡：

和FusionIO的PCI卡相比，Intel所走的路是不同的，也許也是暫時的。和FusionIO相比，Intel采用了SAS接口將PCI和Nand Flash控制器相連，也就是通用的LSI HBA控制器外加Intel的SAS控制器的連接方式。由於采用了SAS互連接口，IO的延遲會受到一定的影響，因此，在實際的測試過程中發現，Intel的PCI卡能夠跑到將近10萬的IOPS。

作為一家領頭企業，Intel當然不會局限於一張小小的SSD卡，其會推動行業產品的標準化。所以，在Intel的帶領下，對PCIe SSD卡的主控制器進行了標準化工作，該行業標準就是NVMHCI，采用該標準之後，所有PCIe SSD卡可以采用相同的驅動程序。參與推動的企業包括：

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4、華為PCIe SSD卡：創新、追求完美

華為從2006年開始研發PCIe SSD卡，是業界最早研發該產品的公司之一。去年推出的第四代高性能存儲卡ES3000，是專門針對高IOPS性能需求的應用而推出的固態存儲產品，具有性能高、延遲小、可靠性高、使用壽命長等特點，目前廣泛應用於騰訊、阿裏、百度等互聯網公司。

對於4KB大小數據塊，可以達到77萬讀IOPS，另外可以到63萬寫IOPS，可以提供低至8us的訪問延遲。在板卡內部內置了FTL、RAID5、ECC等算法，可以減少主機資源的消耗。華為的PCIe SSD存儲卡和Memblaze的PCI卡類似，都屬於Device Based存儲卡的範疇。

5、Memblaze: pcie SSD的國產新星

2011年末的一天，筆者讀到一篇文章，說兩名80後創業研制了世界最快的PCIe SSD卡。當時，我將他們卡的架構和FusionIO的卡進行了簡單對比，並且對他們進入該領域進行創業的勇氣表示贊賞。在2011年的時候，雖然PCIe SSD卡的企業步入現在多，但是，要知道Flash存儲市場前景雖然看好，但是，要想在這塊大家都非常眼紅的市場上分得一杯羹是需要技術實力的，而且，競爭對手不僅是國內的企業，更多的是國外的矽谷企業。Flash存儲和傳統的磁盤存儲相比，有很多的不同點，因此，存儲技術的架構、方法都需要重新定義。在這種情況下，需要具備足夠的勇氣才能在這個領域進行創業。事實證明，機會總是留給有勇氣的人，經過兩年多的發展，這個創業公司一路走的很好，並且在技術上毫不遜色，甚至更勝一籌。這個創業公司就是Memblaze。

和FusionIO的技術路線有所不同，Memblaze的PCIe卡采用device based技術路線，也就是將FTL層在板卡上實現，而不是在主機（服務器）上實現。采用device based的方式，可以不考慮服務器CPU搶占和內存占用問題，這是Memblaze產品的一大優勢。

據測試Memblaze的PBLAZEIII具有很高的讀寫帶寬，分別達到3.2GB/s和2.5GB/s，另外，15us的寫延遲（緩存寫）看上去也非常的不錯。在兩塊PCIe卡的基礎上，能夠獲取超過100萬的IOPS。可以說，Memblaze是Flash存儲領域一顆非常有前景的新星。

如上圖所示，Flash存儲可以輕松做到us級別的延遲，而傳統的磁盤只能做到ms級別的延遲。因此，當前，在數據庫等對延遲要求比較高的領域，Flash存儲的確有其不可替代的價值。而Memblaze存儲卡能夠做到很低的延遲，所以在數據庫等領域占據著自己的一席之地。

總的來看，目前PCIe SSD存儲卡主要有FPGA直連和SAS轉接兩大類版本，其中FPGA直連可以大大降低IO延遲。此外，從主機CPU占用率的角度來看，PCIe SSD可以分為Host Based和Device Based，這兩類最大的差別在於FTL運行位置。Memblaze推出的產品屬於Device Based的FPGA版本，FusionIO的iodrive屬於Host Based的FPGA版本，而Intel的產品屬於SAS轉接版本。

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