要改善物理服務(wù)器或虛擬服務(wù)器應(yīng)用的I/O性能，一個重要因素就是縮短I/O發(fā)起者與目標(biāo)存儲之間的延時。延時是應(yīng)用程序性能的頑固之?dāng)?，有著簡單的算術(shù)關(guān)系：隨著時延增加，性能降低。

延時與下面幾個因素直接相關(guān)：

距離延遲，這受限于光的速度；

存儲協(xié)議延遲，如TCP/IP，F(xiàn)CP，iSCSI，F(xiàn)CoE、AoE、SCSI、SATA、SAS等；

I/O處理步驟延遲，這是由于I/O處理路徑需要經(jīng)過從應(yīng)用到目標(biāo)存儲，包括PCIe、 SAS、 SATA、 FC等類型的存儲控制器；

切換延遲；

爭用延遲；

存儲的讀寫延遲 （這項對于旋轉(zhuǎn)介質(zhì)相對較高）；

延遲是添加劑。關(guān)于降低延遲和提高 I/O 性能的傳統(tǒng)觀點是消除或盡可能多地減輕相關(guān)因素；

減輕距離延遲：通過使目標(biāo)存儲盡可能接近 I/O 發(fā)起者；

緩解存儲協(xié)議延遲：通過使用需要處理或轉(zhuǎn)換最少的協(xié)議；

緩和 I/O 處理延遲：通過移除I/O處理路徑上的某些步驟或控制器；

避免切換延遲：不經(jīng)過任何切換；

減少爭用延遲：通過限制I/O 必須經(jīng)過的共享交換結(jié)構(gòu)；

PICe閃存卡

讀/寫延遲是存儲管理員最關(guān)注并著力解決的，盡管它只是延遲全圖中的一部分。

減輕這部分的延遲在今天看來是比較簡單容易辦到的，使用基于閃存的存儲驅(qū)動器。支持SATA， SAS， FC或FcoE接口類型的閃存驅(qū)動器（又名固態(tài)硬盤或SSD）直接安裝在服務(wù)器內(nèi)，對減緩上邊提到的其他類型延遲效果并不明顯。

另一方面，PCIe閃存卡也確實減輕了那些延遲，因為它們是直接嵌入PCIe通道，而不是通過PCIe連接到外部的SAS，SATA或FC存儲控制器。它們幾乎不需要從應(yīng)用到達目標(biāo)存儲路徑的步驟。它們沒有對交換的競爭。他們唯一的競爭來自于PCIe通道上的其他設(shè)備。

PCIe閃存驅(qū)動器對于減輕或消除所有延遲因素的能力，使得它很容易能提高應(yīng)用的I/O性能。 隨著NAND非模的繼續(xù)下降，PCIe閃存卡的可擴展性一直穩(wěn)步上升。今天，大容量的PCIe閃存卡可從3.2TB到4.8TB.一臺具備四個PCIe插槽的服務(wù)器可擁有高達19.2TB的高性能低延遲的閃存。隨著NAND發(fā)展到19nm和20nm以及3-D，容量會繼續(xù)擴大。

這使近年來PCIe閃存卡如何占據(jù)服務(wù)器端閃存變得容易理解。然而，沒有一種技術(shù)是完美的，PCIe閃存卡也不例外，它有很大的限制。那些PCIe閃存卡安裝在物理服務(wù)器內(nèi)部，它們只是本地存儲。如果要在多個服務(wù)器上共享，它們需要特定軟件將其虛擬化并轉(zhuǎn)換成共享存儲。這就增加了延遲并降低了I/O性能。增加的延遲量依賴于服務(wù)器的網(wǎng)絡(luò)互連和TCP/IP.另一個針對虛擬化/共享的PCIe閃存卡的降低延遲的方法就是將數(shù)據(jù)復(fù)制到不同物理服務(wù)器上的閃存卡里。數(shù)據(jù)復(fù)制導(dǎo)致PCIe閃存卡容量至少增加了一倍（產(chǎn)生更多成本）。

還有就是服務(wù)器中的PCIe插槽有限，通常介于二至八個（根據(jù)不同廠商，可能會有更多，但也多不了太多）。那些PCIe插槽被用于眾多不同的適配器，比如以太網(wǎng)卡，光纖卡等，使得可用于PCIe閃存卡的數(shù)目大大受限。刀片服務(wù)器和雙服務(wù)器有著更嚴(yán)重的PCIe插槽受限和尺寸受限。

過去幾年，或許PCIe閃存卡的最大問題一直是存在大量專有的軟件驅(qū)動。每家廠商都有自己的驅(qū)動程序，API和軟件。使用多家廠商的PCIe閃存卡甚至是交換機、第三方緩存軟件而變得困難。

然而，業(yè)內(nèi)人士已經(jīng)走到一起來解決這個問題。主要的市場領(lǐng)導(dǎo)者（英特爾，戴爾，閃迪SanDisk，EMC，NetApp，三星，美光，安華/LSI，希捷，PMC，甲骨文，思科，西數(shù)/日立等）共同組織了以NVM Express（NVMe）來標(biāo)準(zhǔn)化PCIe閃存卡/SSD和API.所有供應(yīng)商和其他大多數(shù)的PCIe閃存卡廠商都承諾將致力于NVMe.假以時日，這個問題將得以解決。

為應(yīng)用很多用戶需要的特性和功能，如提高可用性和正常運行時間共享，服務(wù)器虛擬化需要額外的存儲。利用PCIe閃存卡和共享存儲則需要額外的軟件。該軟件可能是直寫式高速緩存軟件（又名讀緩存）或回寫緩存。兩者都會增加延遲以及許可和操作成本。

直寫式高速緩存是最常見的。它將所有寫操作都送到共享存儲，并將訪問頻繁的讀數(shù)據(jù)放入PCIe閃存卡中緩存。直寫式高速緩存不會加速寫I/O.但它能加快讀I/O操作。回寫式緩存每次在數(shù)據(jù)被確認寫入時只將數(shù)據(jù)保留在PCIe閃存卡中。當(dāng)初始寫操作被確認寫入后，寫數(shù)據(jù)也被復(fù)制到共享存儲?；貙懯骄彺娲_實能加速寫操作，但也加快了閃存的磨損。

內(nèi)存閃存型存儲

內(nèi)存閃存型存儲通過將閃存直接插到DIMM插槽，而使它距離應(yīng)用的I/O更近。而這也使閃存看起來像DDR3內(nèi)存一樣。在DIMM通道上導(dǎo)致減速的因素更少，如I/ O集線器（最近納入了英特爾最新的至強芯片組），PCIe控制器或存儲控制器都可暢通無礙。DIMM通道上無需管理同其它設(shè)備的I/O競爭，而在PCIe通道上卻必須協(xié)調(diào)。應(yīng)用與內(nèi)存存儲之間的距離已不能再短，因為它已駐留在內(nèi)存通道。內(nèi)存閃存的平均寫延遲可以小于5微秒，而PCIe閃存卡是這個數(shù)字的兩到三倍。讀延遲則基本相當(dāng)。

但是，內(nèi)存閃存型存儲的真正性能優(yōu)勢是延遲的一致性。內(nèi)存閃存存儲具有很低的延遲變化率，而PCIe閃存卡的延遲變化率被證明要大得多。一個金融服務(wù)公司的測試結(jié)果顯示，PCIe閃存卡的延遲變化率超過內(nèi)存閃存三個數(shù)量級（1000倍以上）。

這可不是小事。具有高分頁比而又內(nèi)容受限的應(yīng)用將會得益于連續(xù)一致的低延遲。這類應(yīng)用程序中有內(nèi)存數(shù)據(jù)庫，高頻交易，衍生品交易，布萊克斯科爾斯建模，BGM/LIBOR建模，石油和天然氣儲層建模，地震資料解釋，流體學(xué)模擬，湍流模型，三維建模，動畫渲染，CGI，蛋白質(zhì)-基因組匹配等。

雖然DIMM插槽比較有限，但19納米的NAND非?？梢源蛟?00或400 GB的內(nèi)存閃存。正如PCIe閃存卡將受益于更小的NAND非模以及3D NAND，內(nèi)存閃存也一樣。

服務(wù)器DIMM插槽就是更好的事例。雖然服務(wù)器的PCIe插槽有限，DIMM插槽卻多得多。舉個例子，以Intel最新的四插槽（4顆至強E7-4890）主板為例，有96個DIMM插槽，或每CPU插槽24個DIMM. 假設(shè)每CPU至少有兩個DIMM插槽用于SDRAM，那么一共留下88個DIMM插槽可供內(nèi)存閃存使用，約35.2 TB的極速閃存存儲。

就像PCIe閃存卡，內(nèi)存閃存存儲也有其不足之處。目前只有一家供應(yīng)商（Diablo Technologies），并且它通過閃迪Sandisk公司出售其內(nèi)存閃存。 閃迪的智能存儲將Diablo的技術(shù)與自身的Guardian軟件相搭配，以提高閃存的性能，增強NAND耐受性，減少寫入放大，并提供卓越的檢糾錯功能。合并后的產(chǎn)品以ULLtraDIMM進行銷售。

預(yù)計其他廠商將迅速進入內(nèi)存閃存市場。但在那以前，經(jīng)濟規(guī)律的稀缺法則意味著內(nèi)存閃存的每GB價格將比PCIe閃存卡更高。 IBM在其System X服務(wù)器中是eXFlash技術(shù)的早期OEM.IBM MSRP顯示每GB容量內(nèi)存閃存比PCIe閃存卡有大約3倍到4倍的溢價。

那么，誰將贏得這場較量？

如同所有的技術(shù)對比，它取決于具體情況。當(dāng)應(yīng)用程序?qū)ρ舆t的一致性要求高，并且這是很重要的，那么內(nèi)存閃存更具優(yōu)勢。當(dāng)應(yīng)用程序內(nèi)存受限或服務(wù)器插槽緊張（PCIe插槽少，刀片服務(wù)器等），內(nèi)存閃存再次具有優(yōu)勢。而另一方面，當(dāng)技術(shù)成熟度，產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化，廠商選擇以及成本是重要因素，則PCIe閃存卡擁有優(yōu)勢。

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