基于MRAM和NVMe的未来云存储解决方案

英尚微电子

在2019全球闪存峰会上，Everspin作为全球MRAM存储芯片龙头分享如何用MRAM这类非易失性存储和NVMe SSD构建未来的云存储的解决方案。
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首先STT-MRAM作为异常掉电数据缓存的介质有以下几大优势：

1.   非易失性存储器芯片，比传统的SRAM或者DRAM在数据保持方面更强；
2.   芯片容量较大，单颗芯片容量高达1Gb；
3.   采用DDR4接口，带宽可以到2.7GB/s，超强性能；
4.   擦写次数几十亿次！生命周期；
. m( V: h! O+ a$ `0 X% @5.   超低延迟；
, b  Z# W$ \8 `( m/ Z6.   数据保存期很久：85度高温下数据可以保存10年以上；
7.   数据错误率低；
' F7 ]# E; K& w; ]) \  N8.   可靠性强。
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MRAM可应用在NVMe SSD的下列场景，PCIe SSD、NVMe-oF、全闪存阵列：

" }/ H3 ]8 s. R  W* R) H

NVMe SSD场景

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( k0 j8 D) y: D, n( r4 R3 h/ `MRAM为NVMe SSD，尤其是QLC做缓存有以下优势：

4 [3 D4 V- Z: S: q- N1 A/ b3 R3 ]' h8 b采用MRAM之后，NVMe SSD内部的架构发生了以下图片的变化，将MRAM作为数据缓存使用，而FTL映射表存储依然是DRAM：
5 ?4 g! h+ v/ w+ ~: @! ]

6 n/ a/ \+ e9 [3 y/ T& q

NVMe-oF场景

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数据中心采用NVMe-oF有以下四大优势：
1.   实现低于1微秒的数据传输，跳过内核、跳过主机CPU和内存、可以P2P传输；
7 o7 ]; `& H: q+ x7 d1 Y: C2.   把CPU计算任务分摊到专用计算芯片或者存储控制器；
0 {- e. k1 [4 k* H3.   读写带宽更高；
4.   服务器可以更简单、省电，不用昂贵的X86 CPU，用ARM CPU就够了。

! ]5 M" O' e5 H7 w以下图片是传统的NVMe-oF的数据流，要通过系统内存和CPU再进入NVMe SSD，这样会导致读写延迟比较长。
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5 c' j9 i- H5 K+ F9 M! E2 N如果采用了MRAM作为智能网卡上的缓存，数据就直接通过P2P传输给NVMe SSD，并跳过了系统内存和CPU，大大缩短读写延迟，也大幅提升性能。

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MRAM用在全闪存阵列

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9 `  _8 _" M. }8 h* P% z0 s在全闪存阵列的存储控制器中，MRAM可以作为缓存加速，并提升产品性能及可靠性，同时可以不需要额外的电池或者电容。

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未来的数据中心存储长这样？

5 G) H' t, M. E未来以NVMe SSD和NVMe-oF为基础的云存储硬件架构如下图，其中MRAM可以用在网卡缓存、NVDIMM、全闪存阵列加速和NVMe SSD内部。
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Everspin公司专业设计制造嵌入式MRAM和自旋传递扭矩STT-MRAM的领导者，其市场和应用领域涉及数据持久性和完整性，低延迟和安全性至关重要。在数据中心，云存储，能源，工业，汽车和运输市场中提供了超过1.2亿个MRAM和STT-RAM产品，为MRAM用户奠定了强大，增长快的基础。Everspin MRAM可以抵抗高辐射，可以在极端温度条件下运行，并且可以防篡改。这使得MRAM适用于汽车，工业，军事和太空应用。Everspin代理英尚微电子提供完善的产品解决方案及技术方面支持和指导.
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' |, i$ ^  q' D2 z( M% S* T Everspin MRAM产品介绍.pdf (1.05 MB, 下载次数: 1)

2020-7-9 16:43 上传

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英尚微电子

STT-MRAM作为异常掉电数据缓存的介质有以下几大优势：
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1.   非易失性存储器芯片，比传统的SRAM或者DRAM在数据保持方面更强；
7 K9 g) V" \1 c2.   芯片容量较大，单颗芯片容量高达1Gb；
3.   采用DDR4接口，带宽可以到2.7GB/s，超强性能；
4.   擦写次数几十亿次！生命周期；
- F. ]6 X, |9 b5.   超低延迟；
2 x# ^  s3 [! \& M- O# ]4 ^* R6.   数据保存期很久：85度高温下数据可以保存10年以上；
7.   数据错误率低；
8.   可靠性强。