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清华大学教授舒继武:对存储系统发展趋势的思考
发布时间:2022-05-11 20:38:17| 浏览次数:
存储系统开发的三个趋势
1.存储金字塔的层次模糊。
从硬盘到NVMeSSD, DRAM,甚至缓存,传统的存储系统硬件,容量和性能相差悬殊。但是,随着英特尔AEP等新硬件的出现和应用,这些层次将会逐渐模糊,原来的金字塔架构将会变成更大的大雁塔架构。
2.对数据中心的极致追求
第二个问题是数据中心从追求吞吐量转变为追求性价比、能耗、用户体验等的极致。在这种情况下,传统的机架式数据中心资源使用率低、扩展性差、灵活性差。调度和其他的缺点变得明显了。
数据中心服务的特点是fan out大,会发生比平均更高的服务器延迟。因此,尾延迟变得越来越重要。以天猫商城为例,为了响应用户的请求,后台需要数千台服务器。这必然伴随着尾延迟。传统的CPU可以用管线隐藏延迟,可能达到微纳秒级别的延迟。操作系统仍然是微秒级的延迟,在整个系统中维持微秒级的延迟是非常困难的。没有好的解决机制。
3.计算任务从主机卸载到设备。
第三个是针对整个系统设计问题的新硬件的出现。例如,包含ARM / FPGA的可编程SSDS可以处理专用数据,包含ASICS的可编程交换机可以处理专用数据包和智能网卡等。为了对应数据可以生成新的设备/设备。-集中计算密集型应用。同时,由于新设备的出现,需要考虑如何重新设计IO栈、如何重新构建分布式协议等,设计软件和硬件时的协同效果。
由存储系统和思考带来的技术开发
1.考虑低时延和高吞吐量的软件设计
基于上述三个开发动向,我们来谈谈这些存储系统技术的开发带来的思考方式。由于时间的限制,有两个主要的要点。第一,在多级存储媒体中如何研究存储软件。以存储为多级架构的新设备的出现,以及以硬件应用架构的传统数据中心的软件系统。
首先,根据NVMe SSDS的导入,带宽有很大的不同。传统硬盘的带宽大约是80mb到100mb /秒。现在,AutonSSD的最大带宽为7gb /秒,延迟相差悬殊。硬件性能的急剧上升需要稳定性,因此要求的带宽和延迟抖动比较小。另一方面,由于硬件的同时执行性提高,可以同时处理更多的要求。
提供硬件和软件的交互,像传统的闪存系统一样支持4kb块接口访问,也有接口的改变。这是一般的单接口SSD,软件性能效率比较低,优化也比较困难。接下来,英特尔推出了双接口SSD。它同时提供区块接口和直接打工接口,提高软件和可靠性。关于这一点,我也制作了一套相关的软件。性能比以前要高得多。
例如,三星推出了一款针对键值接口的特别SSD,可以优化用于键值存储。因为是定向专用,所以只支持键和值的存储,而不是文件系统。
从硬件的改变到界面的改变,再到架构的改变。现有的硬件变换レイヤ分离,有功能的冗余性、语义、耐用性等问题的表演的问题,但这是标准的硬件。
其次是开放渠道SSDS。我们,特别是表演的分离和筛选优化目标的云端/数据中心应用软件,可以实行一般ssds的表演和可靠性的问题,为了克服硬件/硬件设计的共同推进了10年以上。问题是硬件的改变很大。
在过去的两年里,西部数字还引进了开放通道SSD,基于开放架构的分区SSD。这主要是将区域抽象化,减轻了普通SSDS的可靠性。其表现介于第一类和第二类之间。
 
 
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