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克服巨量資料發展挑戰 儲存裝置規格再升級

2012-05-04
為搶搭雲端資料中心商機,儲存裝置進行一系列的技術升級,包括結合伺服器以滿足資料中心高儲存容量、有限空間與耗電量的需求,以及為提高儲存裝置資料存取的速度,PCI Express正以更高的傳輸速率,進駐SSD。
雲端運算(Cloud Computing)資料中心的發展正改變儲存產業現狀。雲端運算最重要的部分即為資料中心,透過各式技術與儲存裝置可讓資料中心擁有最大的儲存容量與提供最佳的應用服務等特性,因此國際大型網路應用服務供應商積極布建雲端資料中心,日前Google於台灣彰濱工業區的雲端資料中心正式動土,即為一例。

國際數據資訊(IDC)、Gartner、Ovum等研究機構針對2012年資通訊(ICT)市場十大趨勢預測中,巨量資料與雲端運算的發展皆在榜上,可見其對資通訊產業將造成舉足輕重的影響。而為因應雲端運算資料串流數量暴增的巨量資料時代,以及雲端資料中心布建需求,儲存產業近期也開始轉變。

包括英特爾(Intel)提出的儲存裝置即伺服器,以及PCI Express(PCIe)挾高速特性導入固態硬碟(SSD)皆為近期儲存裝置的新變化。

因應巨量資料時代 英特爾開創儲存產業新猷

萬物皆可連網的時代來臨,高畫質(HD)影像傳輸與社群網路的盛行,催生巨量資料世代的發生,也為資料中心帶來提高儲存容量、耗電提升、成本不斷增加與空間的新挑戰,為進一步解決上述問題,英特爾提出儲存裝置與伺服器整合的新趨勢--儲存裝置即等於伺服器。

圖1 英特爾儲存事業部總經理David Tuhy表示,透過NVM構建的Ubiquitous Storage可在現有的架構中持續擴充儲存容量,進一步節省成本。
英特爾儲存事業部總經理David Tuhy(圖1)表示,不僅資料中心,布建於資料中心的儲存裝置與伺服器,日漸遇到諸多挑戰,因此新型態的無所不在儲存(Ubiquitous Storage)概念,不但可應付機器對機器(M2M)的連網趨勢、越來越多的行動裝置產生的龐大資料串流量,還可進一步節省資料中心的空間,而整合儲存與伺服器的Ubiquitous Storage,亦可滿足不斷演進的網路通訊技術發展。

Ubiquitous Storage與過去儲存裝置最大的不同即為儲存裝置可化身為伺服器。Tuhy認為,Ubiquitous Storage為可向外擴展的儲存伺服器,與一般採用模組架構得以同時支援儲存或伺服器的裝置不同,適用於智慧型、快速、大規模使用資料的資料中心。目前亞馬遜網路書店(Amazon.com)資料中心的儲存伺服器Amazon S3即為Ubiquitous Storage。

為實現Ubiquitous Storage,除了中央處理器(CPU)外,傳輸技術與非揮發性記憶體(NVM)將扮演重要角色。Tuhy指出,看準Ubiquitous Storage的發展前景,英特爾推出新的Xeon處理器,進行資料的快速儲存與分配等工作,減少裝置尺寸並可進一步省能,更可讓儲存裝置的厚度減少4060%。

此外,英特爾並利用NVM開發儲存容量高出一般固態硬碟(SSD)1.74倍的SSD,彰顯NVM低洩漏、高密度的特性,用於Ubiquitous Storage架構中也可延續此優勢。

在資料傳輸技術方面,英特爾除加入眾多傳輸介面標準組織,如PCI Express、SATA、SAS等外,並積極推展10GbE成為資料中心骨幹技術主流,Tuhy表示,10GbE可滿足資料中心網路低延遲、快速與高效能的要求。近期英特爾並加入開放資料中心聯盟(Open Data Center Alliance),為未來資料中心儲存裝置的標準發展預作準備。

高傳輸/低延遲特性加持 PCIe搶進SSD市場

雲端運算伴隨巨量資料發展引爆儲存裝置新的進展外,也促使儲存裝置高速傳輸介面新改變。挾高傳輸率與低延遲特性,PCI Express逐漸在企業儲存市場占有一席之地,包括英特爾、IBM、戴爾(Dell)與硬碟製造商、原始設備製造商(OEM)皆計畫採用PCI Express作為新的企業儲存設備傳輸介面,並進一步推出業界標準。

圖2 艾薩加速儲存事業部市場行銷總監Michael Chang(左)表示,PCI Express可直接連接SAS介面,無需橋接器,可提升主機與儲存裝置的連結效能。右為RAID儲存事業部資深行銷總監Robin Wagner
艾薩(LSI)加速儲存事業部市場行銷總監Michael Chang(圖2左)表示,雲端運算所串流的資料量越來越大,因此對資料中心伺服器、儲存裝置等介面的傳輸速率與延遲要求也更加嚴苛,而PCI Express不但傳輸速率可達3GB/s,還具備低延遲特性,再加上可提高整體儲存裝置的效能,因此獲得相關業者青睞。

據了解,為掌握PCI Express於儲存市場的商機,英特爾與IBM共同推出NVM Express技術規格;而戴爾則與其他OEM、原始設計製造商(ODM)發布SCSI over PCIe(SOP)規範,Chang指出,目前兩大陣營推出的規範仍在草案階段,何者最終會勝出市場仍需時間觀察,不過,符合NVM Express標準的產品預計於今年下半年即可問世;SOP陣營的產品將較晚推出,而LSI針對兩項標準皆有產品可支援。

另一方面,為提升儲存裝置的儲存速率,快閃記憶體(Flash Memory)也逐漸從消費性電子領域被導入企業儲存或是雲端資料中心。Chang認為,Flash可平衡硬碟與中央處理器儲存速率的落差,還可讓業者簡化設計、降低成本,因此目前業界皆將Flash與PCI Express搭配,提供傳輸速率更快、更智慧化與更容易使用的解決方案。

看好PCI Express Flash儲存解決方案的未來發展,LSI於4月推出一系列PCI Express Flash產品Nytro,Chang指出,新系列產品結合PCI Express快閃記憶體技術、智慧型快取記憶體和管理軟體,可提升資料中心和雲端環境的應用效能。

Nytro新產品包括三大類,Nytro WarpDrive應用加速卡為第二代PCIe快閃記憶體適配器系列產品,增強交易型應用效能和加快回應時間。

第二類為結合Nytro WarpDrive卡和Nytro XD智慧型快取記憶體軟體的Nytro XD應用加速儲存解決方案,可自動、透明將頻繁存取資料的讀寫作業存到高效能PCIe快閃記憶體中,能降低延遲率,並將效能提升30倍。

第三類則為Nytro MegaRAID應用加速卡,可與MegaRAID控制器結合,提供簡便、具成本效益的SAS連接DAS儲存加速功能,並可自動在整合式快閃記憶體和硬碟間移動資料,毋須透過高成本的軟體調校或重寫作業。

Chang強調,除硬體產品之外,軟體將是業者能否贏得PCI Express Flash市場的關鍵,而LSI獨家研發的智慧資料儲存新軟體Nytro Predictor軟體工具,可自動辨識儲存的資料屬於常用或較少使用,使用率低的資料可儲存於傳統硬碟;常使用的資料則儲存於PCI Express Flash,可進一步降低系統布建成本,而此新的軟體將是LSI搶攻PCI Express Flash市場的重要籌碼。

隨著全球大型服務供應商積極布建雲端運算資料中心,與資料中心最相關的儲存與伺服器產業為搭上順風車,積極推出新的技術,以期讓雲端資料中心在擁有更大儲存容量的同時,亦可符合環保潮流。

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