PCIe SSD最早是Fusion-IO推出來的,以閃存卡的形式被互聯網公司和數據中心廣泛使用。閃存卡一般作為數據緩存來使用,如果要在服務器中集成更多PCIe SSD,閃存卡的形式就有局限了。閃存卡有以下缺點:
l 插在服務器主板的PCIe插槽上,數量有限;
l 通過PCIe插槽供電,單卡容量受到限制;
l 在PCIe插槽上,容易出現散熱不良導致宕機的問題;
l 不能熱插拔。如果發(fā)現PCIe閃存卡有故障,必須要停止服務,關閉服務器,打開機箱,拔出閃存卡。這對有成百上千臺服務器的數據中心來說,管理成本非常高。
所以,如圖所示,PCIe SSD推出了新的硬件形式:SFF-8639,又稱U.2。U.2 PCIe SSD類似于傳統的盤位式SATA、SAS硬盤,可以直接從服務器前面板熱插拔。
圖1-1 熱插拔示意圖(本圖來源于Oracle NVMe SSD熱插拔說明)
當服務器有很多個可以熱插拔的U.2 SSD之后,存儲密度大為提升,更重要的是,U.2 SSD不只可以用作數據緩存,關鍵數據也可以放在其中。通過多個U.2 SSD組成RAID陣列,當某個U.2 SSD故障之后,可以通過前面板顯示燈確定故障SSD盤位,予以更換。同時,不會造成服務器停止服務或者數據丟失。
目前有很多服務器廠商都發(fā)布了有很多U.2 SSD盤位的服務器,有的是少數U.2 SSD和多數SATA HDD混合,有的甚至是24個純U.2 SSD盤位。配備了高密度SSD的服務器對數據中心來說,可以大幅減少傳統服務器的數量,因為很多企業(yè)應用對存儲容量要求并不高,傳統機械硬盤陣列的容量很大,卻是處于浪費狀態(tài)。企業(yè)對硬盤帶寬的要求更高,一臺SSD陣列服務器能夠支持的用戶數是HDD陣列服務器的好幾倍,功耗和制冷成本卻少了好幾倍。目前,房租和土地成本越來越高,能夠在有限的數據中心空間中為大量用戶提供服務對電信、視頻網站、互聯網公司等很多企業(yè)來說,非常重要。所以,可以預期,隨著閃存的價格逐年下降,配備SSD陣列的服務器使用會越來越廣泛。
我們來看看PCIe SSD熱插拔的技術實現。傳統SATA、SAS硬盤是通過HBA和主機主機通信,所以也是通過HBA來管理熱插拔。但是,PCIe SSD直接連到CPU的PCIe控制器,熱插拔需要驅動直接管理。根據Memblaze公司公眾號的介紹,一般熱插拔PCIe SSD需要幾方面的支持:
l PCIe SSD:一方面需要硬件支持,SSD在插盤過程中產生電流波峰導致器件損壞。另一方面,控制器要能自動檢測到拔盤操作,避免數據因掉電而丟失。
l 服務器背板PCIe SSD插槽:需要通過服務器廠家了解是否支持U.2 SSD熱插拔。
l 操作系統:要確定熱插拔是操作系統還是BIOS處理的,也是需要咨詢服務器主板廠家來確定。
l PCIe SSD驅動:不管是Linux內核自帶的NVMe驅動,還是廠家提供的驅動,都需要在各種使用環(huán)境中做過大量熱插拔穩(wěn)定性測試,避免在實際操作中因為驅動問題導致系統崩潰。
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原文標題:PCIe SSD熱插拔
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