NVMe时代的数据存储发展新潮流

1、 “NVMe时代”的数据存储发展新潮流 “时势造英雄”，这句话同样适用于存储领域。当传统存储的瓶颈开始凸显，人类对性能的追求永无止境，使得NVMe应运而生。NVMe则解决了传统存储技术面临的性能问题，包括带宽、IOPs和延迟。如今，NVMe SSD已逐渐成为数据中心闪存市场确定的发展大势。全球各大存储厂商都在加速推出基于NVMe的新一代存储产品，而华为存储正是端到端NVMe全闪存的领导者。那么，华为在存储领域到底厉害在哪里？又给市场带来哪些新的趋势？何为NVMe？存储界的“凌波微步”谈及华为存储的现状和过人之处，不妨先来了解何为一下“NVMe”，它又是如何应运而生的。众所众知，性能和速度一直是

2、存储领域绕不开的话题。俗话说得好，“天下武功，唯快不破”。在全闪存存储领域，NVMe正在让这种“快”得以实现。实际上，NVMe的全称是Non-Volatile Memory Express，指的是非易失性内存主机控制器接口规范，准确的说是目前最新的存储设备通信协议。而为什么NVMe如此之快，被视作存储界的“凌波微步”，还成为发展大势的呢？追溯历史，大多数SSD使用如SATA、SAS或光纤通道等接口与计算机接口的总线连接。但是，SAS的设计主要是作为机械硬盘驱动器（HDD）的接口，并随着时间的推移越来越难满足速度日益提高的SSD。而在NVMe出现之前，高端SSD只得采用PCI Express总线

3、制造，但需使用非标准规范的接口。若使用标准化的SSD接口，操作系统只需要一个驱动程序就能使用匹配规范的所有SSD。这也意味着每个SSD制造商不必用额外的资源来设计特定接口的驱动程序。NVMe正是应此而生。事实上，NVMe协议的本质是上建立了多个计算机与存储设备的通路。在NVMe协议中，多个通路其实就是多个队列，NVMe协议可以最多有64K个队列，每个CPU或者核心都可以有一个队列，这样并发程度大大提升，性能也自然更高了。根据Gartner预测，2022年NVMe SSD在存储中占比将达到52%。但只知道NVMe有前景是远远不够的，技术总在不停进步，围绕NVMe，华为突破了一个又一个困难，将NV

4、Me优势进一步扩大，引领数据存储新潮流。释放更多潜力，NOF+增强方案赋能随着NVMe硬盘接口协议的发展，人们开始考虑将NVMe发展到存储网络领域，进一步释放存储与计算之外的性能潜力。因此，NVMe over RoCE技术被发明出来。NVMe over RoCE的全称是Non-Volatile Memory Express over Remote Direct Access Memory over Converged Ethernet，运行在融合以太网上基于远程内存访问的快速非易失性存储。这项技术结合了存储介质的最新技术NVMe与网络领域的最新技术RDMA，二者的结晶造就了一条从高性能存储到高

5、性能算力的高速公路。然而，NVMe over RoCE在链路故障感知时长、网络时延稳定性、部署易用性等方面还需进一步优化。为此，华为集全公司重量级产品线的力量，从存储和网络两个方面对业界标准的NVMe over RoCE方案增强，推出了NOF+增强方案。这项方案带来的技术突破与优势是十分明显的。首先，从网络、服务器、存储全部采用NVMe Over RoCE设计，改变了以往数据中心内5种协议（FC/IP/IB/PCIe/SAS）3张网的复杂局面，采用1种协议一张网管理整个数据中心，避免复杂的网络协议和规划，极大简化了数据中心内的部署和节省维护成本。其次，基于智能无损网络和存储的智能“传-算-智-

6、存-管”芯片，实现数据在整个数据中心内端到端调优。经实测，100%全随机，7:3读写模型，8K数据块大小，NOF+增强方案端到端时延仅为80s，且该时延是端到端的稳定时延，优于现有FC协议网络30%。更为重要的是，当前业内通用的NOF基于IP设计，一旦发生链路故障，系统的故障感知时间长达15秒，这对生产系统，尤其是核心交易系统是不可容忍的损失。华为智能无损网络和OceanStor全闪存联合NOF+方案，采用前端共享大卡在系统内实现故障自动巡检-即时感知-主动修复，链路故障感知时间从15秒缩短到1秒以内，极大提升系统可靠性，保障核心业务使用无忧。快速与稳定并存，占据存储“C位”如今，各大厂商也不

7、约而同地推出了相应的NVMe产品。当然，这也让NVMe 产品竞争更加激烈。而在这些产品中，不得不提的就是华为研发的系列产品。实际上，华为从2005年开始闪存技术的研究，在闪存领域具有15年的持续积累和大量闪存核心专利，目前已经是存储行业内拥有SSD盘片级专利最多的厂家之一。同时，华为针对NVMe协议做了深入的研究，在业内唯一端到端开发了NVMe SSD盘、NVMe闪存控制器和NVMe全闪存操作系统，基于强大的能力矩阵华为在业内率先实现了全系列端到端NVMe产品OceanStor Dorado V6全闪存存储，达到业界最快的0.1ms时延。尤其是，华为OceanStor Dorado 全闪存为业

8、界树立了全新标杆，它是业界最快的存储，也是首家全系列支持端到端NVMe协议的全闪存，性能领先友商同类产品30%。华为NVMe全闪存阵列性能比其他全闪存好在哪呢？其中，华为NVMe全闪存支持端到端NVMe，数据I/O从前端服务器通过存储设备的FC-NVMe/NVMe Over RDMA前端接口协议到达CPU，后端采用100G RDMA直接到达NVMe SSD。传输路径更短，传输效率更高，传输延迟更少。而且，华为有能力做出足够稳定的全闪存阵列。通过十多年的技术积累，华为已经拥有大量的NVMe全闪存成功案例，用户涵盖到金融、政府、制造、能源等多个领域。如今，华为存储已经成长为全球Top 5、中国Top 1级别的厂商，在全球布局了12个研发中心，拥有超过4000名研发工程师、800多项存储专利，服务了全球超过12000家涵盖各个行业的用户，并且连续十九个季度位列中国市场第一，更是在全闪存领域连续多个季度实现全球增速第一。值得注意的是，华为在存储技术的产、学、研、用上逐步探索出一条价值闭环。去年，华为首次针对数据基