MEMBOX预言报告

提纲

• 1 、背景

• 2 、现有产品调研

• 3 、拟实现方案

• 4 、下一步工作

1.1 背景—驱动因素

• 快速 I/O 需求日益迫切– Internet 应用

• 缓存代理商、搜索引擎、在线事物处理– 数据库应用– 图像处理– 石油、地震资料处理

• SSD 市场逐渐繁荣– 消费电子市场 SSD 趋于成熟– 服务器市场 SSD 正在启动

• 以上两点促进了 MemoryBox 的发展

1.2 背景—应用模式

• 现有应用模式– 高速 I/O

• 直接替代传统硬盘– 和普通硬盘相同的接口、尺寸– 应用于 PC 和 PC 集群

• 内置式 I/O 扩展卡– 直接放在 1U 或 2U 的机箱内部，采用 PCIE 等高速接口– 应用于低端服务器

• 外置式远程存储– 体积较大 ( 几 U~ 几十 U) ，和主机通过软接线连接– 应用于高端存储服务器

– 内存扩容• 直接被服务器当作内存使用• SUN 公司的在研产品 ZFS

2.1 现有产品调研—服务器 SSD 产品

• Intel X25E Extreme SATA SSD– 基于 50 纳米 SLC NAND FLASH 技术– 4KB 小文件读 / 写性能 35K/3.3K IOPS ，最高

带宽可达 250/170MB– 延迟为 75 微秒– 08 年十月中旬发布 32G 产品， 09 年将推出 6

4G 产品– 32G 产品标价为 $695 。

2.1 现有产品调研—服务器 SSD 产品（续）

• Seagate– 计划于 2008 年推出面向商用运算的 SSD 产品– 启动纯 SSD 产品线– 认为 SSD 市场 09 年起步

• HDS– 更为保守，对 SSD 能否被市场接收存在疑问– 将在存储系统中逐步引入 SSD

• Micron– 08 年 8 月开始生产 DRAM 作为缓存的 SSD 产品

2.2 现有产品调研— SSD 阵列

• Violin– 基于 RAM ，兼容 FLASH– 自行开发基本存储模块 VIMM

• TMS– RamSan 300/400 使用 RAM 作为基本存储– RamSan 500 使用 RAM 做缓存， FLASH 做基本存储

• SolidData– StorageSPIRE 是使用标准 SSD 构建的阵列

• 其它公司– SolidAccess ， Curtis ， BlueArc 等

2.3 现有产品调研— SSD 阵列

• EMC+STEC– 最早企业级固态存储， 2008 年初发布– 目前高端系列 Symantrix 全部和中端产品 CLA

RiiON CX4 中部分型号支持 SSD

• IBM + FusionIO– 2007 年 9 月， IBM 的 BladeCenter 系列集成

SanDisk 公司的 SSD 硬盘– 2008 年 8 月， IBM 发布的 Quicksilver 阵列，

容量高达 4TB ，体积高达 71U

2.3 现有产品调研— SSD 阵列（续）

• SUN+SamSung– 对 SSD 最为乐观的公司，一直致力于给服务器

和存储系统增加 FLASH 固盘存储– 目前和 SanSung 合作开发 SLC NAND 产品

• 浪潮 +Intel– 基于 Intel 的 X25E ，年初启动，预计年底推出

基于 SSD 技术的服务器产品• 其它厂商

– NetApp 、 HP 、 Xiotech

2.4 现有产品调研—小结

• 企业级 SSD 正逐步引起各大公司重视– 部分磁盘厂商对 SSD 不乐观

• SSD 存在价格 / 可靠性 / 寿命 / 性能方面存在固有缺陷• OS 和存储系统需要修改或重新设计才能充分发挥 SSD 性能

– 一流厂商的加入或许可以改善 SSD缺陷• 一些MemoryBox供应商逐渐出现

– 多采用 DRAM 做存储介质• 大公司 +SSD 提供商模式普遍

– 多采用 FLASH 做存储介质– 采用成熟的存储管理软件

3.1 拟实现方案—挑战

• 目标系统复杂– 大规模系统不可预期因素较多

• 高性价比– 存储模组价格较高，因此需要充分挖掘数据通路各个部分性能

• 积累不足• 市场需求理解比较笼统• 工期短

3.2 拟实现方案—设计原则

• 保守实现– 容易实现为第一原则，但为最终目标预留空间– 大容量 >> 高可用 >> 虚拟化

• 多方案并行–形态、开发周期、风险控制方面各有所重

• 前期集成，后期自主– 前期面向快速开发、积累经验、了解市场–后期逐渐渗透自主技术

3.3 拟实现方案—存储架构

• 面向 HPC 应用– 针对 HPC 应用特点做软硬件方面的优化

• 采用 DAS 或 SAN 结构– NAS 结构文件系统开销太大

• 互联与存储分离– 方便更改拓扑– 方便更新存储卡– 方便更改存储接口

Memory Card

Memory Card

Memory Card

Memory Card

……

Switch

Switch

Switch

3.3 拟实现方案—方案 1

• RAID控制器 +SSD 固盘

RAID controller

expander expander

expander

expander

expander expander

expander

expander

SSD

SSD

SSD

SSD

SSD

SSD

SSD

SSD

SSD

SSD

SSD

SSD

SSD

SSD

SSD

SSD

SSD

SSD

SSD

SSD

SSD

SSD

SSD

SSD

SSD

SSD

SSD

SSD

SSD

SSD

SSD

SSD

SAS

SAS

SAS

SAS

SAS

SAS

SAS

SAS

Max port: 240

Capacity: 8TB+ (Flash)

3.3 拟实现方案—方案 1 （续）

• 优点– 硬件方案风险小、难度小、周期快– 可以基于此开发系统软件

• 缺点– SATA 接口的性能问题

• Adaptec RAID 3805 + OCZ SSD 性能很差 – 现有 RAID控制器并没有都对 SSD 磁盘做支持

和优化• 3ware RAID 不支持 SSD 磁盘

3.3 拟实现方案—方案 1 （续）

• 市场定位– 大容量、低延迟、有可靠性需求– 读操作为主

• 扩展空间（软件方面略）– 自主开发 SSD控制器

• 增加 DRAM 缓存支持• 拟选组件

– NVIDIA RAID + Intel X25E SSD

3.3 拟实现方案—方案 2

• PCIW SW + MemoryCard

PCIE SW

MemoryCard

PCIE

PCIE

PCIE

PCIE

PCIE

PCIE

PCIE

PCIE

MemoryCard

MemoryCard

MemoryCard

MemoryCard

MemoryCard

MemoryCard

MemoryCard

3.3 拟实现方案—方案 2（续）

• 优点– 风险相对较小，开发周期较快，性能高

• 缺点– 容量有限，端口数最大约 16 端口– 无 RAID 支持，数据可靠性无法保证

• 市场定位– 对数据只做 cache类应用，如视频服务器等

• 扩展空间– 可以使用 PCIE SW 的多播功能实现 RAID 1

• 拟选组件– IDT 公司的 PCIE SW– 项目组自行研发的 Memory Card– Spansion 公司的 DIMM

3.3 拟实现方案—方案 3

• IOP + PCIE SW

PCIE SW

PCIE

PCIE

PCIE

MC

MC

PCIEMC

MC

PCIE

MC

PCIE

MC

PCIEMC

PCIEMC

PCIE SW

PCIE

PCIE

PCIE

MC

MC

PCIEMC

MC

PCIE

MC

PCIE

MC

PCIEMC

PCIEMC

IO Processor

3.3 拟实现方案—方案 3（续）

• 优点– 比方案 2 容量翻番，并增加 RAID功能

• 缺点– 风险增大，周期增长– 性能降低

• 市场定位– 较大大容量、低延迟、有可靠性需求的应用

• 实现难点– 自行实现 RAID控制器功能

• 稳定性方面存在风险

3.4 拟实现方案—方案 4

• PCIE SW 级联– 树形互联 Vs H 型互联

PCIE SW

PCIE SW PCIE SW PCIE SW PCIE SW

FPGA

PCIE SW PCIE SW PCIE SW PCIE SW

RCRC RC RC

3.4 拟实现方案—方案 4（续）

• 优点– 支持大容量高速访问，并可能支持 RAID功能

• 缺点– 大系统相关问题

• 风险控制、性能因素、管理问题– 顶层接口的瓶颈问题

• 实现难点– 拓扑

• 如何有效避免顶层接口的瓶颈问题• 如何实现系统全方位的冗余

3.5 拟实现方案—总结

• 方案 1/2 相对风险较小，周期较短– 人员充足可以并行进行– 人员充足可以立刻开始

• 方案 2 中可采用 PCIE SW+FLASH 卡的方案• 方案 3 存在难度，但可实现

– 缺点：有风险，周期长– 优点：

• 有利于提高产品竞争力• 有利于积累存储产品研发实力

• 方案 4– 可行性及具体方案有待深入

4 下一步工作

• 方案选择• 针对选定方案给出细致实施方案

–组件选择– 进度计划–人员安排

• 其它– 市场需求调研– 技术调研

请批评指正！