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基于MRAM和NVMe的未來云存儲解決方案

發布時間:2020-7-9 16:25    發布者:英尚微電子
在2019全球閃存峰會上,Everspin作為全球MRAM存儲芯片龍頭分享如何用MRAM這類非易失性存儲和NVMe SSD構建未來的云存儲的解決方案。

首先STT-MRAM作為異常掉電數據緩存的介質有以下幾大優勢:

1.非易失性存儲器芯片,比傳統的SRAM或者DRAM在數據保持方面更強;
2.芯片容量較大,單顆芯片容量高達1Gb;
3.采用DDR4接口,帶寬可以到2.7GB/s,超強性能;
4.擦寫次數幾十億次!生命周期;
5.超低延遲;
6.數據保存期很久:85度高溫下數據可以保存10年以上;
7.數據錯誤率低;
8.可靠性強。

MRAM可應用在NVMe SSD的下列場景,PCIe SSD、NVMe-oF、全閃存陣列:

NVMe SSD場景


MRAM為NVMe SSD,尤其是QLC做緩存有以下優勢:


采用MRAM之后,NVMe SSD內部的架構發生了以下圖片的變化,將MRAM作為數據緩存使用,而FTL映射表存儲依然是DRAM:

NVMe-oF場景


數據中心采用NVMe-oF有以下四大優勢:
1.   實現低于1微秒的數據傳輸,跳過內核、跳過主機CPU和內存、可以P2P傳輸;
2.   把CPU計算任務分攤到專用計算芯片或者存儲控制器;
3.   讀寫帶寬更高;
4.   服務器可以更簡單、省電,不用昂貴的X86 CPU,用ARM CPU就夠了。

以下圖片是傳統的NVMe-oF的數據流,要通過系統內存和CPU再進入NVMe SSD,這樣會導致讀寫延遲比較長。


如果采用了MRAM作為智能網卡上的緩存,數據就直接通過P2P傳輸給NVMe SSD,并跳過了系統內存和CPU,大大縮短讀寫延遲,也大幅提升性能。

MRAM用在全閃存陣列


在全閃存陣列的存儲控制器中,MRAM可以作為緩存加速,并提升產品性能及可靠性,同時可以不需要額外的電池或者電容


未來的數據中心存儲長這樣?

未來以NVMe SSD和NVMe-oF為基礎的云存儲硬件架構如下圖,其中MRAM可以用在網卡緩存、NVDIMM、全閃存陣列加速和NVMe SSD內部。


Everspin公司專業設計制造嵌入式MRAM和自旋傳遞扭矩STT-MRAM的領導者,其市場和應用領域涉及數據持久性和完整性,低延遲和安全性至關重要。在數據中心,云存儲,能源,工業,汽車和運輸市場中提供了超過1.2億個MRAM和STT-RAM產品,為MRAM用戶奠定了強大,增長快的基礎。Everspin MRAM可以抵抗高輻射,可以在極端溫度條件下運行,并且可以防篡改。這使得MRAM適用于汽車,工業,軍事和太空應用。Everspin代理英尚微電子提供完善的產品解決方案及技術方面支持和指導.



Everspin MRAM產品介紹.pdf (1.05 MB)
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英尚微電子 發表于 2020-7-9 16:25:57
首先STT-MRAM作為異常掉電數據緩存的介質有以下幾大優勢:
1.非易失性存儲器芯片,比傳統的SRAM或者DRAM在數據保持方面更強;
2.芯片容量較大,單顆芯片容量高達1Gb;
3.采用DDR4接口,帶寬可以到2.7GB/s,超強性能;
4.擦寫次數幾十億次!生命周期;
5.超低延遲;
6.數據保存期很久:85度高溫下數據可以保存10年以上;
7.數據錯誤率低;
8.可靠性強。
英尚微電子 發表于 2020-7-9 16:39:55
如果采用了MRAM作為智能網卡上的緩存,數據就直接通過P2P傳輸給NVMe SSD,并跳過了系統內存和CPU,大大縮短讀寫延遲,也大幅提升性能
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