双态突击，浪潮存储研发揭秘！

与计算相比，存储要求更高，原因也简单，系统可以重建，但数据一旦丢失，将成为永久性损失，没有办法弥补。因此，存储的技术要求更高。

以浪潮存储为代表，国内存储品牌快速发展，大有超越之势;如今，从存储介质的更新换代，到分布式存储架构的创新，存储产业正在快速变化之中，如何敏锐把握产品新技术的商机，是对存储企业研发的严峻考验，同时也是行业/企业用户密切关注的对象。

在前不久举行的2018全球存储半导体大会暨全球闪存技术峰会上，浪潮存储研发部总经理李辉对存储产品设计进行了披露和展示。

浪潮存储研发部总经理李辉

新起点、新技术和新应用

“我们紧跟智慧驱动的新数据时代，成为全球存储的主流供应商，浪潮存储将承担起智慧时代数据到介质的连接者的角色。”李辉说。

计算和存储是浪潮的主营业务，在市场取得了优异的成绩。据IDC统计， 2017年，浪潮服务器位居中国第一，全球前三，增速84.7%，7倍于市场平均增速;如果说，这是意料之中的事情，那么，存储系统则是浪潮的新亮点，其中，2018年Q1浪潮存储出货容量389.4PB,位居国内市场第一，同比增速162.7%;与此同时，浪潮存储也进入了Gartner魔力象限，成为全球存储的主流玩家。

智慧时代，做好数据到介质的连接者，这是浪潮存储的新定位，也是浪潮存储产品设计方向。

在浪潮存储的分析中，智慧时代以云计算、物联网、大数据、人工智能、区块链等新技术为标志，不仅创新了数以百万的新应用;同时也使企业用户业务应用现状发生了改变，以业务规模发展速度为例，如今创新互联网企业能够在短短几个月的时间内，迅速积累捕获上亿规模的用户，其日增活跃用户近百万规模，扩张速度前所未有，令人惊人。

不仅如此，物联网还会带来更大的数据量级，以一条流水线为例，每天就会产生PB数据；而无人驾驶车，每天能够产生300PB的数据量，这些都对数据存储能力提出了更高需求。

这就是存储需要面对的业务应用的现状。

从技术上说，创新业务应用对存储性能和容量的需求已经变得不可计划，不可精准预测，所谓亿级IOPS性能需求，EB级存储容量都不再是遥不可及的需求。但是，亿级IOPS、EB级容量的存储系统能够实现吗?成本上，用户真的可以承受吗?

“双态数据”存储设计战略

从业务应用发展的趋势看，对于存储系统的需求：一是对容量和扩展性的需求;另外一种是对性能和时延的需求，可以概括为EB级容量和亿级IOPS。在浪潮存储内部，称其为“双态数据”。

对于双态数据需求，就有了“双态存储”的概念，也就是针对不同应用场景的需求，采用不同配置满足用户业务的需要。对此，浪潮存储都有着极高的追求，并适度超前。例如，浪潮存储正在研制亿级IOPS，以及EB级容量的新型存储，占领技术上的制高点。

在此，双态存储并非两个产品方向，而是同一套软件，针对不同的配置，根据用户不同需求，可以配置成大容量和高性能等类型。为了实现双态存储，技术上浪潮存储支持SCM、NVMe SSD、SAS SSD、HDD等异构介质的多层分层，对外可以提供文件、对象、块的统一接口，同时全面和云对接，支持主流的公有云和私有云，支持云备份、云缓存、云分层。浪潮新存储还支持HCI配置，HCI是给边缘计算和边缘存储所准备的。

为了实现亿级IOPS、微秒级别的时延，如今的SAS互联，通用CPU不可能发挥SCM高速介质的性能，要求系统硬件架构必须进行重构。

硬件重构由传统的以CPU为中心的架构切换到以DPU(Data Processer Unit)为核心的硬件架构，其中，DPU是专门用于数据面加速的芯片，用来处理IO，并作为数据压缩、加密、数据库以及RDMA的引擎。

由DPU架构带来的单节点加速，包括SCM介质加速、DPU加速引擎、NVMe、NVMoF以及GPU加速、盘控一体的加速，这些是需要掌握的技术方向。

在单节点性能提升的基础上，还要借助这些高性能节点集群，才能够实现亿级IOPS。其中，集群间需要极高带宽和极低时延网络，也需要借助DPU硬件加速来提升互联网络的效率。

从成本的角度来考量，EB级容量仍然以大容量的HDD为主。但是HDD性能是比较低的，如此就像一个窄口瓶，里面的数据很难倒出来了。对此，就需要高效识别出热点数据，将数据放在瓶口，才能够满足性能需求。

热点数据的识别由高效的分层存储和Cache软件来识别。可以把数据分为内存数据、缓存数据、永存数据、冷存数据和冰存数据。在这个样一个EB级的存储里，我们要充分的实现介质异构，多层级的介质异构。

如今，外部云备份存放冰数据，HDD存放冷数据，SAS SSD存放永存数据，SCM存放缓存数据，DRAM存放内存数据，这种多层级异构，容量和性能节点异构，这是浪潮存储技术研发的重点和方向。

软件重定义

存储介质异构，容量/性能节点异构，以及CPU、DPU硬件加速方案的广泛采用，硬件系统的重构，也对于软件提出了更加严峻的挑战。

从底层的FLASH、NVM(Non-volatile memory，非易失存储器)以及设备的驱动，到接口、操作系统到上层应用程序的设计，新的软件协议栈对于硬件系统的性能提升至关重要。

传统的软件栈是没有办法充分释放NVM介质的高性能。以NVMe为例，之所以能够替代SCSI，成为x86服务器设计的标准配置，原因在于：在磁盘介质时代，存储介质是一种低速介质，SCSI等软件协议栈的开销可以忽略不计;但是随着Flash等新型存储介质的使用，存储介质性能的提升，SCSI软件协议栈开销的问题就暴露了出来。

NVMe协议，针对Flash存储介质的特点进行优化，从而带来更高的性能，更低的延迟。在网络传输层面，以RDMA基础为基础，NVMe over Fabric针对新的闪存介质应用，构建新的网络通信协议，提高存储的访问效率。

新的存储协议和新的网络通信协议，更来了更加优化的性能。同时，也要求新的文件系统、数据接口和操作系统能够充分发挥新技术的特点，追求更高效率和系统性能的提升。以Open Chanel SSD为例，指的是FTL(Flash translation layer)不在SSD(Device)端处理, 而是由主机(Host)的操作系统维护SSD。

这种被浪潮存储定义为“盘控一体化”的设计，从应用系统的层面，根据NVM存储介质，如NAND，耐读不耐擦写的特点，整体进行优化和管理，从源头解决写放大等棘手的难题，从而追逐极致的性能表现和系统可靠性/稳定性。

在硬件层面也提到过，大容量存储的每个节点就像一个窄口瓶，必须把热点数据放在瓶子口上，或者放在瓶子外面，放在瓶子的里面就很难倒出来了。这在技术上，就是要求软件设计能高效的识别出热点数据并对热点数据进行加速，在应用层上，也可以用一个专用的NVM Pool作为应用层面的缓存加速。

完整的软件栈重构，这是存储厂商需要具备的能力。

小结

为了满足高性能、大容量数据存储的“双态”需求，浪潮存储从软件、硬件两个维度进行重构，通过DPU、OpenChanel、SCM、GPU、盘控一体化等一系列技术对存储进行升级和优化。这些技术被随时更新到智能全闪G2-F、高端存储AS18000，以及软件定义存储AS13000等浪潮存储现有的产品系列，与此同时，浪潮存储也将会推出新的产品系列。

总之，技术市场的需求从不停歇。通过不断强化自身的技术实力，加快研发中心、国家级研究中心和重点实验室，以及标准、合作伙伴生态的布局，浪潮存储仅仅追赶存储发展的脚步。为此，浪潮存储制定的新的目标：全球存储市场5强之列!

厉害了，浪潮存储!

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