FlashSystem 9100系支持19TB FCM NVMe和MRAM Cache技術

科技 12-08

近期，IBM發布FlashSystem新品支持雙埠NVMe快閃記憶體技術，專利FlashSystem Micro Latency Modules和新FCM(採用NVMe外形和介面的FlashCore Modules)，具有與當前FlashSystem 900相同的內置無性能影響壓縮硬體。

存儲開發團隊在3年前開始基於NAND快閃記憶體的NVMe快閃記憶體驅動器和SCM(如3D Xpoint和Z-SSD)，新一代設備的設計，結合了Texas Memory Systems 35年來的高性能存儲技術核心和Spectrum Virtualize團隊近30年的行業領先的存儲系統積累，推出FlashSystem 9100產品，包括DRAID技術。隨著快閃記憶體模塊的容量比NL-SAS驅動器更大，那麼，DRAID-6等功能對於快閃記憶體和HDD驅動器同樣重要，類似重要的功能還有內置遷移，數據縮減，快照，複製(DR)和HA功能。

IBM新一代的FlashSystem 9100存儲設備將利用磁阻RAM(MRAM)替代DRAM來做寫緩存。MRAM是目前可用的速度最快的、耐用性最高的非易失性存儲器技術之一，但與NAND快閃記憶體或英特爾的3D XPoint存儲設備相比，其存儲密度受到限制。所以MRAM目前主要用在嵌入式系統中取代小型快閃記憶體晶元或電池供電的DRAM和SRAM緩存。

Everspin是目前唯一的MRAM晶元供應商，其目前可用的256Mb晶元和1Gb晶元將在今年年底前提供樣品。儘管目前還不能用作主存存儲器，但隨著容量不斷增加，MRAM在大數據處理系統中更具有吸引力。Everspin也是通過與Global Foundries合作，採用其22nm FD-SOI工藝來製造MRAM。

FlashSystem 9100採用使用自定義外形FCM尺寸和標準的2.5『』 U.2尺寸，採用系統級別的掉電保護和基於FPGA的控制器設計。這需要在每個FCM設備級別實現掉電保護。IBM發現使用足夠大的超級電容以保持FPGA控制器能夠運行足夠長時間以刷新寫DRAM緩存是不切實際的，然而MRAM固有的非易失性可以解決對超級電容的需求。

IBM FlashSystem新FCM具有64層 3D TLC NAND顆粒，可用存儲容量高達19.2TB，使其成為密度最高的基於TLC的SSD之一。這些SSD使用20通道NAND介面和4通道PCIe 4.0主機介面，可在雙埠2+2模式下運行。

FlashSystem 9100具備兩種型號，FlashSystem 9110和9150，系統基本配置僅有2U，在2U中，可以安裝24*NVMe FCM，每個FCM為19.2TB，2U容量為460.8TB。除了DRAID-6和備用容量後，可用容量可達383 TB。如果採用FCM和硬體壓縮（沒有性能損失）可以得到更多容量(按2: 1計算)，即2U存儲系統可以提供800TB的可用有效容量。但是如果在採用重複數據刪除，在2U中空間至少可保存1PB數據，甚至更多。即使不使用FCM配置，也可以使用每個控制器內置硬體壓縮輔助引擎壓縮標準NVMe快閃記憶體驅動器。

對於大多數客戶來說，這寫容量可能已經足夠，但是需要更多的容量和性能，可以Scale out擴展到8U，可以得到4倍容量(4PB)。如果還需要更多容量，可以添加SAS 協議的Tier1快閃記憶體驅動器擴展框，系統總共可以達到32PB，系統支持2U 24驅動器和5U 92驅動器機框組合。

關於性能，假如每個人可以做100萬次IOPS已成為常態，FlashSystem 9100單個2U系統將大約提供250萬個IOPS，而8U形態可擴展到1000萬IOPS。這樣的性能對每個人來說應該綽綽有餘，而且延遲也可低至100us。

早在二月份，IBM就針對NVMe over Fabrics的硬體準備情況發布了一份指示聲明，其中包括FlashSystem 9100。用於FlashSystem 9100主機介面16GbFC和25Gb乙太網已準備好NVMe-oF支持。

FlashSystem 9100和IBM其他塊存儲系統一樣，支持IBM Storage Insights功能。該功能基於IBM Cloud的門戶為所有IBM存儲客戶提供了AI驅動的存儲分析，存儲資源管理和介面支持分析存儲問題或性能瓶頸。IBM StorageInsights除了提供簡單的輕量級VM數據收集器介面外，還為所有IBM存儲提供集中式儀錶板，可以從任何地方訪問。

IBM V9000是基於FlashSystem 900和Spectrum Virtualize功能構建的快閃記憶體產品，它彙集了IBM FlashSystems，Spectrum Virtualize產品特性。此外，結合Spectrum Virtualize內置的軟體功能和IBM的軟體定義多雲產品組合(包括SpectrumAccess，IBM Cloud Private和SpectrumConnect)，FlashSystem 9100可以為多雲環境(包括混合，數據中心內部部署和公有雲)提供核心存儲。

參考鏈接：

https://www.ibm.com/developerworks/community/blogs/storagevirtualization/entry/Introducing_the_FlashSystem_9100_NVMe_with_FCM?lang=en

https://www.anandtech.com/show/13174/ibm-and-everspin-announce-19tb-nvme-ssd-with-mram-write-cache

至此，絕大多數外部AFA存儲廠商全面邁進NVMe或NVMe over Fabric時代，在快閃記憶體市場NetApp、Dell EMC和HPE佔市場前三，當然Pure Storage和HDS實現了快速增長。SSD磁碟除了採用標準2.5」英寸封裝外，還看到了非標封裝的DirectFlash、FMD和FCM，當然從容量上來看，非標封裝容量普遍更大些。下面看看主流廠商的NVMe存儲產品支持情況。

Dell EMC：基於NVMeoF和SCM產品策略和原則，採用壓縮卡和新壓縮演算法Deflate，SHA-2重刪演算法，PowerBrick硬體推出PowerMax2000/ 8000端到端NVMe產品。

NetApp：堅定快閃記憶體策略(FlashRay夭折，SolideFile基本夭折)，AFF系列並針對NVMe推出AFF A800，主打40GE，32G FC和FC/NVMe前端，支持板載NVMe M.2 SSD做緩存。

HDS (Hitachi Vantara)：雖然沒看到NVMe產品，但組織調整後聚焦快閃記憶體，HFS A系列夭折後，主打VSP F系列，產品重點更新特性在於中低端採用軟體替代ASIC硬體，標配NAS Blade(集成HNAS)，並在VSP平台支持分級存儲到HCP或Azure和S3的數據遷移能力。

Pure Storage：歷經5代OS(Purity1.0-5.0)積累，重點轉向FB NAS/對象和FA //X 產品，FA //X系列支持SAS和NVMe共存，內置虛擬機實現NAS能力，詳細分析請看「詳解Pure Storage產品和Active Cluster特性」文章。

HPE：StoreServ 8450/ 9450 /20000快閃記憶體無太大變化，H3C主要銷售的產品來源StoreServ系列，當然還有MSA、StoreEasy、StoreEver和StoreOnce等。對NVMe的支持應該寄予在Nimble AF上，但自收購以來，重點對產品進行一次調整，並未看到NVMe和SCM的支持(雖然已在宣傳)。