你需要了解的有关 PCIe 4.0 NVMe SSD 的信息

什么是 PCIe 4.0？

PCI（Peripheral Component Interconnect）Express 是一种高速串行计算机扩展总线标准，它使主机 CPU 能够通过与 CPU 的直接 PCIe 连接或通过扩展卡与外部设备进行通信。PCI-SIG 标准组发布新版本的 PCIe 规范，当它们发布时，带宽通常比以前的版本增加一倍。最新的 PCIe 4.0 修订版可以以每通道大约2 GB/s的速度传输数据，而 PCIe 3.0 修订版以每通道近 1 GB/s 的速度，性能翻了一番：

NVMe SSD 在数据中心的占比是多少？

与SATA和SAS SSD相比，企业级和数据中心级NVMe SSD预计将代表全球数据中心的大多数使用场景。此两者的综合数量预计将快速增长。

为什么数据中心有不同类别的 NVMe SSD？

NVMe SSD 目前分为两类：（1） 企业级 NVMe SSD 和 （2） 数据中心级 NVMe SSD。当市场研究公司报告市场数据时，NVMe SSD细分市场通常将企业级和数据中心级类别组合成一个包罗万象的细分市场。但是，企业级 SSD 和数据中心级 SSD 具有非常明显的区别。

企业级 NVMe SSD：专为每周 7 天、每天 24 小时在数据中心服务器和存储中运行的企业而设计。这些 SSD 提供目前任何类别的 SSD 所能达到的最高性能，并包括高端功能，如双端口、更大容量、读取密集型和混合用途耐用性以及数据保护（即数据完整性检查、高可靠性、介质磨损报告、错误报告）。

数据中心级 NVMe SSD：专为横向扩展和超大规模环境而设计，在这些环境中，高读取性能、QoS和功耗是关键指标。这些SSD针对读取密集型应用程序进行了优化，通常面向云工作负载。客户希望为这些SSD的售价低于功能更齐全的企业级SSD。

哪些应用程序可以从不同类别的 NVMe SSD 中受益？

企业级 NVMe SSD 面向高性能服务器应用，其中数据库、数据分析和计算端人工智能（AI）/机器学习（ML）就是很好的例子：

• 数据库应用程序受益于低延迟、多路径和高可用性的双端口以及每秒高事务数。

• 数据分析搜索受益于高顺序和随机读取带宽。

• 计算端 AI 和 ML 能够在暂存阶段以非常快的数据传输速度将数据快速馈送到 DRAM 和 GPU，并在检查点阶段对数据进行近乎即时的损坏验证。

数据中心级 NVMe SSD 面向通用服务器应用程序和横向扩展环境，其中云计算、容器、内容分发网络 （CDN）、数据库和媒体流就是很好的例子：

• 云计算应用程序受益于高性能和低延迟，尤其是与 SATA 部署相比。

• 容器编排受益于随机读写环境中的高传输速率和高队列深度。

• CDN受益于 SSD，这些 SSD 在这些应用程序中普遍存在的读取密集型工作负载（通常为 90% 读取和 10% 写入）方面表现出色。

• 数据库应用程序受益于低延迟和高每分钟事务数。

• 媒体流受益于非常高的读取带宽。尽可能快地将内容移动到多个系统中，以便可以同时流式传输给许多订阅者，这也是这些 SSD 的一个关键优势。
  
  

哪些新兴应用可以从 PCIe 4.0 NVMe SSD中受益（示例）？

能够独立分解和池化计算、存储和网络资源，并为每个应用程序工作负载配置适量的资源，已成为新兴的云应用程序。这需要从直连存储架构转向分解共享存储模式，其中 NVMe over Fabrics（NVMe-oF） 已迅速成为云架构的首选网络协议。它在资源利用率方面提供了多种优势，同时提供与本地连接的 NVMe SSD 几乎相同的高性能和低延迟优势。当云存储卷管理软件使用 NVMe-oF 规范运行时，与其他 SSD 接口相比，NVMe SSD 可以以低得多的延迟进行池化和访问，以实现主机共享。

第二个新兴应用将 SAS、SATA 和 PCIe 接口组合到一个由通用背板管理 （UBM） 兼容系统（SFF-TA-1005 规范1）管理的背板中。这使得 SAS/SATA SSD/硬盘和 NVMe SSD可以在一个支持 UBM 的背板中混合和匹配。SFF-TA-1001 规范2（也称为 U.3）定义了驱动器和背板连接器之间的链路，以便可以从一个接口插槽支持 PCIe、SAS 或 SATA 接口及其各自的协议。在一个通用三模背板配置中添加、更换或交换 SSD 的能力有助于降低 TCO 和存储部署的复杂性。它还在SATA，SAS和NVMe存储介质之间提供了可行的替代路径，同时保持了与基于U.2 NVMe的平台的向后兼容性。所有这些好处将有助于提高PCIe 4.0 NVMe SSD在服务器中的采用率。