狼来啦!Intel发售3D XPoint Optane SSD

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一年半以前,Intel宣布发明了一种新的固态存储介质:3D XPoint(简称XP),震惊世界。相比做内存的DRAM,XP的数据掉电也不丢失;相比做SSD的NAND Flash,XP读写速度更快,还支持字节级访问(NAND Flash必须按照8KB或16KB的Page读写,按照几百个Page的Block擦除)。

 

如今,Intel终于发布了第一个XP SSD——Optane DC P4800X。这块XP SSD采用PCIe 3.0×4接口,形状是PCIe板卡,NVMe协议,容量375GB,价格1520美金,差不多4美金/GB。比NAND Flash贵多了,目前企业级NAND Flash至少1美金/GB,大容量企业级DDR DRAM内存大概10美金/GB。下个季度,Intel会发布U.2接口的375GB XP SSD和750GB的PCIe板卡。下半年发布其他的容量和硬件形态。PCIe板卡和U.2这两种接口的区别是,PCIe板卡必须插在服务器PCIe插槽,不方便热插拔,数量也不会太多。U.2是标准的SATA硬盘造型,可以查到支持U.2接口的服务器盘位,在软硬件支持的情况下可以热插拔,数量也能放很多。下图就是一块U.2 SSD。

 

 

如果你有钱买得起,那么XP SSD在性能方面可以完爆当前最牛的基于闪存的NAND PCIe SSD。XP SSD读写延迟都在10微秒以内,而闪存是100微秒和1毫秒,要知道XP SSD这10微秒里面还有4微秒是PCIe和NVMe数据传输带来的延迟!可不要把网上很多厂家标称的几十微秒NAND PCIe SSD的延迟拿来比较,因为谁都知道NAND写一个页至少要几百微秒,甚至1毫秒,宣称几十微秒延迟的都是暂时写到SSD内部DRAM缓存的延迟,如果大批量数据写下来,把缓存很快填满,延迟就恢复正常的长了。

 

一般我们说的延迟都是整个系统只发一个命令,因为一旦命令的量起来了,就开始排队,延迟自然变长了。但是XP SSD在500K随机写IOPS的情况下,同时能在IO队列深度为1时,实现读延迟小于30微秒。IO队列深度16时,随机写延迟在200微秒以内,而且,此时能发挥最大性能。一般NAND PCIe SSD要发挥最大性能至少要IO深度32以上。所以,我们不得不慨叹:延迟短者得天下

 

我们经常看到的各种产品标称性能都是最佳情况下的性能,往往有时写性能会很差。这种稳定性有一个专门的名词来描述——QoS,Quality of Service,而XP SSD的性能非常稳定,前面说的写延迟数据是99.999%的情况下都能满足。

 

 

如上图,这块XP SSD每个Die容量128Gb,16GB,一共有7个数据通道,每个通道4个Die。从前面我们看到写延迟在10微秒以内,所以每个通道至少有100K IOPS,但是7*4=28个并行单元,总的IOPS却只有500K,这是为什么?照理说5个就能达到500K IOPS,阿呆由此认为XP SSD内写入的数据会被拆分到多个并行单元上。所以看起来写延迟10微秒,其实如果只写一个Die可能延迟是这个的好几倍。据称,1个4KB读会被分拆到7个通道执行。为了追求极致性能,控制器纯硬件处理整个读的数据流,不需要固件参与。有点类似当年SandForce的SSD控制器架构。

 

28个Die总容量448GB,所以预留了16.3%容量给内部使用。我们要来看这个预留空间来干嘛?一般NAND SSD内部需要做垃圾回收,为了提升垃圾回收性能,会预留很多空间,比如企业级SSD会预留20%空间。但是XP SSD可以按照字节访问,不需要按Page写,按Block擦,所以没有垃圾回收一说,同时擦写次数几乎是无限的,几乎不需要磨损平衡。那为什么要这么大空间?阿呆猜想,目前的XP SSD还不是很稳定,介质质量和寿命有可能比较差,所以预留很大空间用来内部替换坏的单元。

 

这块XP SSD的DWPD是30,就是说5年内每天写个30遍,盘还是好的。

 

 

据说阿里,腾讯等国内互联网巨头已经试用了Optane SSD。咱们SSD Fans企业级群里有腾讯的大牛说,这个东东用在内存索引、内存数据库、内存KV等上面还是不错的。其实就是取代或者扩展以前需要大内存的应用场景

 

 

 

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