探讨未来的数据中心SSD发展趋势

今年的企业级SSD领域，各类新技术层出不穷，出现了3D XPoint、QLC等新型存储介质，以及Open Channel SSD、定制化SSD等新的产品。那么，未来的数据中心SSD将会怎么发展，主流的介质和产品将是什么类型？

这个月刚刚结束的中国存储峰会期间，阿呆有幸参加了中国企业级SSD领军企业Memblaze（忆恒创源）产品副总裁张泰乐先生的报告会，作为一个SSD行业的老兵，泰乐分别从市场和技术两方面对未来的数据中心SSD进行了分析。

QLC SSD会在企业级市场普及吗？

QLC SSD每个存储单元存储4bit数据，TLC SSD每个存储单元存储3 bit数据，所以相比TLC SSD，在同等工艺下，QLC SSD成本可以下降25%，因此，很多数据中心客户希望QLC SSD能够快速部署在存储节点中。那么QLC SSD与TLC SSD相比，主要有哪些问题？

如下图，是2D MLC、3D TLC和3D QLC的性能、成本对比。QLC和TLC的差距远远大于TLC和MLC的差距。主要是以下三方面：

1. QLC的读延时是TLC的2.5倍，这将导致QLC的随机读IOPS很差；

2. QLC的写入性能是TLC的六分之一，这将降低写带宽。

3. QLC寿命只有TLC的五分之一，有些写的多的应用，本来要求能写五年的场景，QLC可能1年就用完了。

因此，未来3年内企业级SSD NAND的技术变化趋势如下图，TLC的市场份额会不断增大，从2018年的60%增长到2021年的85%。QLC SSD会从0增长到10%。MLC SSD从40%锐减到3%。

3D XPoint的价值

从性能来看，QLC SSD比TLC SSD还是有较大差距，无法成为未来5年数据中心的主流，那么性能比TLC SSD更好的3D XPoint SSD是否有希望抢占SSD市场？

众所周知，SSD能够逐渐取代传统机械硬盘，渐渐成为数据中心的主流存储介质，依靠的不仅仅是比机械硬盘高几十倍甚至上百倍的性能，更重要的是不断下降甚至未来5年内有希望比机械硬盘还低的成本。

同理，XPoint相比TLC并没有SSD比HDD那么大的性能优势，同时成本未来5年内比TLC还高至少5倍以上，那么，注定只能在数据中心SSD领域，成为一个小众的选择。

XPoint的真正价值，是在某些大内存的场景下，作为NVDIMM使用。因为相比长期居高不下的内存价格，XPoint还是很便宜的。如下图，在数据中心中，XPoint可以作为内存使用，组成一个大的数据缓存池，提供给多个CPU或主机共享，通过高速互联网络进行数据共享。

Open Channel SSD是否会取代NVMe？

随着阿里数据中心开始部分采用定制的Open Channel SSD，不少SSD厂商也逐渐关注Open Channel SSD。那么Open Channel SSD未来是否会在数据中心取代NVMe SSD？

目前看起来还是很困难，最大的问题是Open Channel SSD缺少生态和标准。如下图，在Fusion-IO时代，PCIe SSD采用的是私有协议，这种方案一开始还没有问题，但是当大家都开始做PCIe SSD的时候，对用户来说，就希望能有一个统一的协议来作为标准，所以，在Intel、三星等大公司的力推之下，NVMe成为了标准协议。

现在，NVMe SSD的生态越来越成熟，硬件产品最重要的是标准化，有了标准之后，SSD厂商可以通过批量出货和各种优化把可靠性和性能稳定性做到最佳，更重要的是，标准化可以降低成本，加速产品导入。

但是标准化也有缺点，就是无法满足客户的定制化需求。但是我们要看到，NVMe协议是一个正在快速更新的协议，目前通过IO-Determination、NVMe-KV和NVMe Over Fabrics等新增的功能，实现了各种定制化需求。

所以，未来5年内数据中心的主流，还是NVMe SSD。

数据中心NVMe SSD的关键是什么？

当然是核心技术。Memblaze（忆恒创源）是国内少数拥有成熟可靠企业级SSD固件完整开发能力的公司，在企业级SSD领域已经投入了9年的持续研发，成功实现了将近10万片的PCIe SSD全球出货量。不得不说，Memblaze创业之初是比较艰苦的，走了一条自主研发的道路，要投入大量的资金、高端人才和时间。

中国这些年来经济飞速发展，很多人习惯了赚快钱，不愿意做需要长期技术投入的核心技术研发。但是，中国企业要想真正与国外公司在高利润的行业长期竞争，核心技术是必不可少的。

Memblaze相信企业级存储的未来肯定是PCIe SSD，要想在这个行业里成为头部企业，一定要掌握核心技术。现在，企业级PCIe SSD市场爆发，Memblaze多年的坚持终于有了回报，PCIe SSD出货量越大越稳定，故障率越低，因为大部分问题已经在使用过程中被发现并解决了。现在，能够稳定商用并且性能领先、稳定的PCIe SSD研发团队成了稀缺资源，当国际巨头想进军企业级PCIe SSD行业时，发现已经落在了后面。

如下图，在国际知名评测机构StorageReivew的评测中，Memblaze PCIe SSD Pblaze5的随机读IOPS和延迟都在同批测试几个盘中排名第一。

下图是Memblaze最新研发的低功耗双端口NVMe SSD展示，左边是一台客户服务器，右边两台是控制主机，分别连接到中间的NVMe SSD。典型工作功耗只有10W，可以用在双控全闪存阵列中，一台机器用24个盘，存储工作功耗也只有240W，但是容量可以到几百TB。

未来企业级存储技术的热点是三大方向：SDS（软件定义存储）、超融合、全闪存阵列，这三个产品的存储介质都将是PCIe SSD，在传统存储领域，中国自主研发的力量比较弱，但是，在以PCIe SSD、高速以太网、AI计算为基础的新存储时代，中国存储公司全面崛起，相信会在未来十多年诞生几家世界级企业。