FMS2019:阿里基于Open-Channel的优化应用

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原文:Open-Channel SSDs for Host-Based Optimization

By: Yu Du, Feng Zhu, Sheng Qiu, Shu Li from Alibaba

 

阿里自研SSD概况:

2016年首次部署5万片Host Based PCIe SSD(注:没有说NVMe,可能是AHCI或者PCIe转SATA);

2017年开始部署NVMe SSD(Device based, SSD自行管理FTL)

目前的AliFlash V3,从Device base进化到Open Channel

Ali FTL驱动

  • 模块化的命令集
  • 代码量<50K
  • 一套代码支持Kernel/User mode
  • 采用DDR模拟盘进行测试

优化应用:非连续读

以上图这个8K的读操作为例,Host希望读取的8K数据,LBA0和LBA1分别在Plane0和Plane1上,正常情况下需要下发两个single plane的4K读操作。但是通过主动多读取两个LBA(淡紫色部分),可以使用一个Multi-Plane 读命令一次读取16K数据。

 

优化应用:合并写和填充

  • 减少写命令的数量以获取更好的IOPS和时延表现;
  • 将Host下发的多个4K/8K写操作,合并为一个写命令下发给SSD;
  • 通过主动填充无效数据保证所有的Host写入对齐;

 

优化应用:写入流管理

  • 3个正常IO写工作流,1个GC(Garbage Collection)写工作流;
  • IO和GC独立管理;
  • 基于配额的GC策略;
  • Free space越少,相应提高GC的速度;

 

优化应用: 顺序读预取

基于State Machine的监测机制,当发现当前IO为Sequential read时,利用Host DDR作为Buffer提前预读取,相同应用场景下吞吐量是普通SSD的5倍。

支持多达300+的debug参数,包括:

  • IOPS
  • Latency/QoS
  • GC/WL
  • Media Error
  • FTL Driver parameters
  • FTL Key data structures

FTL驱动参数和策略能够根据不用的应用场景进行配置,而且其中部分参数支持动态调整。

 

阿里这个级别的厂商,有足够的动力开发完全适配自身应用的SSD,未来会推出哪些更多的应用,我们拭目以待。

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