2023
05-19
在数据中心和云计算的场景中，存储设备是承载各种业务数据的重要组件，其性能和可靠性直接影响着上层应用的运行效率和用户体验。随着业务规模的扩大和数据量的增长，数据中心对SSD存储的要求也越来越高，不仅需要高速、高容量、低功耗、低成本，还需要高稳定、高可靠、高安全。
除此之外，数据中心和云计算的业务通常会涉及到大量的随机读写、混合负载、持续压力等，这些特点会对SSD造成很大的挑战，从而引起SSD的性能下降、不稳定性增强、延迟增加等。为了解决这些问题，需要对SSD进行具备企业级稳定性的设计和优化，使其能够在各种复杂场景下保持稳定一致，不会出现性能波动或严重下降的情况。
服务质量（Quality of Service,QoS）是指在规定的时间内以稳定一致的性能完成所有请求的能力。最初，它是用在网络质量上的，随着SSD的发展以及云上业务的兴起，QoS也逐渐成为衡量企业级SSD的一个重要指标。通过对SSD各项性能的管理，以保证特定应用程序或工作负载的响应时间和吞吐量，尽可能避免SSD的性能波动和不稳定，从而确保数据中心应用的可靠性和稳定性。
比较常见的SSD QoS量化指标是以99%或99.99%的可信度给出最大的响应时间，其中的9越多，就说明对延迟的稳定性要求越高。例如：QoS（99.99%）的指标是0.1ms，表示总请求99.99%的IO延时在0.1ms以内。
这些数据可以通过FIO（Flexible I/O Tester）软件来进行测试获得。
宝存科技SP4在FIO测试中，分别测试了99%和99.99%两个等级，测试队列深度为1和128，分别代表了最小压力和最大压力。其中，在队列深度为1的4K随机读取场景下，SP4的99%延时低于92,672纳秒（0.09毫秒），99.99%延时低于83,456纳秒（0.08毫秒）；在压力更大的128队列深度读取测试中，SP4实现了99%延时低于367微秒（0.367毫秒），99.99%延时低于635微秒（0.635毫秒）。
为实现更稳定的高性能和更低的响应延时，宝存科技通过IO优先级排序、先进的NAND管理技术、NAND Program/Erase Suspend技术、灵活的缓存策略以及适时垃圾回收等技术对旗下企业级SSD产品进行深度优化，以满足数据中心所需。
01 IO优先级排序
接收到大量不同的IO请求后，SSD对于不同类型的请求进行优先级排序，并向LUN上的队列按照队列实际状况分发请求；
02 先进的NAND管理技术
确保最佳的Vth表更新以最大化减少LDPC解码迭代及读重试的次数，尽量避免进入软解码；
03 NAND Program/Erase Suspend技术
让SSD在数据编程（Program）或擦除（Erase）操作进行过程中暂停（Suspend），以便在稍后的时间点继续操作，搭配IO优先级排序，大大提升SSD性能负载时的任务灵活性；
04 灵活的缓存策略
SSD固件可以根据实时的负载情况和数据访问模式，自动优化缓存策略以提供更稳定的性能；
05 适时垃圾回收
实时且动态地进行垃圾数据回收并为新数据提供可用的块，减少了由于垃圾回收导致的写入延迟，改善写入操作的一致性和可预测性。
企业级SSD的性能固然重要，但是数据中心7x24小时持续运行的要求给企业级SSD带来的稳定性调整更具意义。宝存科技SP4产品系列在多项技术加持下所实现的低延时响应为数据中心应用，提供着出色的QoS保证，满足了虚拟化、云计算、数据库和金融服务市场等应用所需的一致性能，充分发挥了数据中心存储性能潜力。
