毫無(wú)疑問(wèn)，我們正在高速進(jìn)入以數(shù)據(jù)為中心的智能管理時(shí)代。無(wú)論是私人的個(gè)性化新聞閱讀體驗(yàn)，還是企業(yè)從設(shè)計(jì)到生產(chǎn)物流的精準(zhǔn)控制，智能數(shù)據(jù)管理、調(diào)度、挖掘、分析幫助我們根據(jù)用戶需求提供定制服務(wù)，提升用戶體驗(yàn)；精細(xì)控制各個(gè)環(huán)節(jié)，節(jié)約管理成本；重新定義商業(yè)模式，開(kāi)拓新的商機(jī)。

全閃存作為企業(yè)智能轉(zhuǎn)型的利器，具有高性能的內(nèi)在優(yōu)勢(shì)，為加速關(guān)鍵業(yè)務(wù)帶來(lái)新的動(dòng)力。華為OceanStor Dorado通過(guò)芯片、網(wǎng)絡(luò)、管理的垂直整合，從前端多協(xié)同智能協(xié)商處理芯片、SSD智能控制芯片、智能設(shè)備管理芯片構(gòu)建了端到端的芯片平臺(tái)，為全閃存存儲(chǔ)帶來(lái)了創(chuàng)新的加速方案，將業(yè)務(wù)性能提升3倍，最大限度的利用資源，最終為客戶提供性能更強(qiáng)的產(chǎn)品。

固態(tài)硬盤智能控制芯片

加快固態(tài)硬盤數(shù)據(jù)的讀寫速度

固態(tài)硬盤作為閃存的核心部件和數(shù)據(jù)載體，其性能和穩(wěn)定性對(duì)全閃存系統(tǒng)的性能起著至關(guān)重要的作用。與CPU、內(nèi)存等電器元件不同，SSD磁盤的設(shè)計(jì)一般不依賴內(nèi)存控制器，具有一定的獨(dú)立性。它主要由控制單元(包括固態(tài)硬盤控制器和動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器)和與非門閃存單元組成?？刂茊卧?fù)責(zé)數(shù)據(jù)讀寫，F(xiàn)TL(Flash Translation Layer)用于保存用戶的LBA與SSD磁盤中物理頁(yè)面的映射關(guān)系。當(dāng)存儲(chǔ)控制器將數(shù)據(jù)讀入固態(tài)硬盤時(shí)，它會(huì)帶來(lái)一個(gè)LBA地址，通過(guò)存儲(chǔ)在固態(tài)硬盤閃存中的控制軟件找到與LBA地址對(duì)應(yīng)的物理地址，然后從閃存中讀取相應(yīng)的數(shù)據(jù)并將其返回給主機(jī)。寫入數(shù)據(jù)時(shí)，請(qǐng)?jiān)谲浖瓿蓪懭牒蟾翭TL映射表?？梢?jiàn)，F(xiàn)TL是整個(gè)SSD的核心，決定了SSD數(shù)據(jù)讀寫的響應(yīng)速度。

為了達(dá)到極致的閃存速度，華為創(chuàng)新性地采用SSD控制器芯片，加速SSD磁盤中的數(shù)據(jù)讀寫。它將FTL算法從SSD內(nèi)部的控制軟件層封裝到SSD控制芯片中，所有讀寫FTL的操作都由芯片完成，減少了軟件交互的次數(shù)，有效降低了IO響應(yīng)的延遲。比如在windows 95時(shí)代，啟動(dòng)電腦需要加載一長(zhǎng)串復(fù)雜代碼，等待2-3分鐘才進(jìn)入開(kāi)機(jī)界面；window2010時(shí)代，電腦內(nèi)置更強(qiáng)的CPU承擔(dān)了加載代碼的任務(wù)，我們不用花很長(zhǎng)時(shí)間等待，可以瞬間進(jìn)入開(kāi)機(jī)界面。據(jù)華為性能&據(jù)兼容性實(shí)驗(yàn)室實(shí)際測(cè)量，華為SSD在低負(fù)載場(chǎng)景下的讀取延遲低至80μs，僅為業(yè)內(nèi)同類SSD的60%，性能比其好友高出近2倍。

然而，這就夠了嗎？答案顯然不是這樣！憑借創(chuàng)新的芯片，華為率先使用FlashLink技術(shù)從SSD控制器芯片、SSD磁盤、NVMe架構(gòu)和專為閃存設(shè)計(jì)的存儲(chǔ)操作系統(tǒng)進(jìn)行端到端加速，確保啟用重復(fù)數(shù)據(jù)消除、壓縮和快照等增值功能后穩(wěn)定延遲0.5毫秒，有效避免高峰時(shí)段的業(yè)務(wù)瓶頸，實(shí)現(xiàn)3倍的業(yè)務(wù)加速。

特別是，基于閃存設(shè)計(jì)的存儲(chǔ)操作系統(tǒng)開(kāi)發(fā)了一種創(chuàng)新的磁盤控制協(xié)調(diào)算法。眾所周知，垃圾回收是影響SSD磁盤性能的主要因素。如何有效控制垃圾回收成為發(fā)揮SSD磁盤和閃存性能的關(guān)鍵。華為OceanStor Dorado全閃存基于自主研發(fā)的SSD和閃存操作系統(tǒng)。通過(guò)內(nèi)部軟件算法優(yōu)化，存儲(chǔ)控制器可以實(shí)時(shí)了解SSD磁盤中的數(shù)據(jù)布局并做出相應(yīng)調(diào)整，使存儲(chǔ)控制器中的數(shù)據(jù)布局與SSD磁盤中的數(shù)據(jù)布局一致，控制器中的數(shù)據(jù)按照SSD磁盤中要求的格式寫入SSD磁盤，有效避免了數(shù)據(jù)落入SSD磁盤后的重定位和垃圾收集，保證了閃存系統(tǒng)的穩(wěn)定高性能。這是磁盤控制協(xié)調(diào)算法的核心。具體實(shí)現(xiàn)技術(shù)采用塊順序?qū)懭?、元?shù)據(jù)獨(dú)立分區(qū)、端到端I/O優(yōu)先級(jí)調(diào)整等手段，將在后面的問(wèn)題中詳細(xì)介紹。

基于SSD智能控制芯片和FlashLink技術(shù)，華為快速穩(wěn)定的全閃存OceanStor Dorado將加速?gòu)腟SD磁盤傳輸?shù)酱鎯?chǔ)控制器，實(shí)現(xiàn)了0.5 ms的穩(wěn)定延遲。

智能多協(xié)議接口芯片

加快前端網(wǎng)絡(luò)端口數(shù)據(jù)讀寫速度

前端卡是存儲(chǔ)的重要組成部分，應(yīng)用程序數(shù)據(jù)通過(guò)它從服務(wù)器傳輸?shù)酱鎯?chǔ)陣列。目前業(yè)界可見(jiàn)的前端卡有8G/16G/32FC、1/10/25/40/100 GE、10G FCoE等。每個(gè)前端卡只能支持一個(gè)協(xié)議，不能靈活轉(zhuǎn)換，無(wú)疑是浪費(fèi)！為了更高效地使用前端卡，華為創(chuàng)新性地采用了多協(xié)議接口芯片，集成了GE/10GE/FC/FCoE多協(xié)議接口，客戶可以將ip和FC協(xié)議攜帶的數(shù)據(jù)集成到同一個(gè)接口芯片中。在10GE或8/16G FC組網(wǎng)下，只需更換光模塊組件，無(wú)需換卡，支持任何協(xié)議轉(zhuǎn)換，大大增加了網(wǎng)絡(luò)靈活性，降低了用戶數(shù)據(jù)中心的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和維護(hù)成本。

更重要的是，智能多協(xié)議接口芯片內(nèi)部的硬件邏輯模塊實(shí)現(xiàn)了校驗(yàn)和、FC等協(xié)議棧的功能，使其處理流程、邏輯和功能完全被以前依靠CPU軟件的實(shí)現(xiàn)方式所取代，滿足了存儲(chǔ)服務(wù)高并發(fā)IO吞吐量和低延遲響應(yīng)的業(yè)務(wù)需求。一般來(lái)說(shuō)，智能多協(xié)議接口芯片卸載的功能是轉(zhuǎn)移任務(wù)(校驗(yàn)和、FC等)。)那種曾經(jīng)需要CPU在TCP/IP網(wǎng)絡(luò)中發(fā)揮作用的芯片，從而提供更高性能的網(wǎng)絡(luò)處理性能，釋放x86CPU處理器資源，加速網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn)和數(shù)據(jù)交換，提高存儲(chǔ)設(shè)備的整體性能。根據(jù)華為的性能評(píng)測(cè)，華為快速穩(wěn)定的全閃存OceanStor Dorado擁有相同的前端卡(16G FC)和相同的測(cè)試模型(7:3數(shù)據(jù)讀寫，8K I/O塊大小)，性能比其好友高3倍。

最后，我們來(lái)看看FCoE，它既保留了FC功能，又保留了基于以太網(wǎng)的傳輸，從而保護(hù)了基于FC協(xié)議的軟硬件投資。智能多協(xié)議接口芯片集成了以太網(wǎng)卡和FC網(wǎng)絡(luò)HBA卡的功能，通過(guò)一個(gè)接口實(shí)現(xiàn)了兩種網(wǎng)絡(luò)IO的集成，減少了額外的線纜和交換機(jī)數(shù)據(jù)，簡(jiǎn)化了網(wǎng)絡(luò)管理；另一方面，傳統(tǒng)的通過(guò)主機(jī)CPU卸載FCoE協(xié)議的方式消耗了大量的CPU資源，導(dǎo)致主機(jī)CPU無(wú)法同時(shí)解析其他網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，無(wú)法滿足高性能網(wǎng)絡(luò)的要求。華為快速穩(wěn)定的全閃存OceanStor Dorado采用智能多協(xié)議接口芯片實(shí)現(xiàn)FCoE協(xié)議卸載解析功能，降低主機(jī)CPU負(fù)載，提高網(wǎng)絡(luò)整體性能和服務(wù)器可用性。

設(shè)備智能管理芯片

加速故障管理/修復(fù)

IT設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中難免會(huì)遇到各種故障。如何快速識(shí)別故障并從中恢復(fù)，是檢驗(yàn)IT設(shè)備穩(wěn)定性的核心指標(biāo)。設(shè)備智能管理芯片是華為快速穩(wěn)定的全閃存OceanStor Dorado的管理心臟，采用兩個(gè)內(nèi)置的故障診斷和故障預(yù)警專家?guī)?，提高故障診斷的準(zhǔn)確性?？焖僭\斷是快速康復(fù)的前提。設(shè)備智能管理芯片每秒的管理計(jì)算能力可以達(dá)到2000DMIPS，比同類朋友強(qiáng)5倍?？刂破鞴收稀⑶岸私涌诳ü收?、管理板故障等場(chǎng)景下。，它可以在幾秒鐘內(nèi)進(jìn)行故障轉(zhuǎn)移，不會(huì)丟失數(shù)據(jù)，不會(huì)中斷業(yè)務(wù)，也不會(huì)影響用戶。

在智能節(jié)能方面，設(shè)備智能管理芯片表現(xiàn)良好。它對(duì)各個(gè)模塊的健康、功耗、溫度等參數(shù)進(jìn)行精細(xì)監(jiān)控，采用靜態(tài)功耗控制和動(dòng)態(tài)功耗控制相結(jié)合的技術(shù)。一方面主動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)散熱，降低芯片溫度，從而控制芯片靜態(tài)功耗；另一方面，采用嵌入式DEMT動(dòng)態(tài)能量管理技術(shù)，芯片可以通過(guò)監(jiān)控和分析系統(tǒng)的應(yīng)用狀態(tài)，識(shí)別并關(guān)閉空空閑模塊的時(shí)鐘和工作電壓，從而降低芯片的動(dòng)態(tài)功耗。根據(jù)實(shí)際測(cè)量，在CPU負(fù)載不變的情況下，整機(jī)能效比可提高16%，從而有效節(jié)約能耗。

無(wú)論是在人工智能、大數(shù)據(jù)、自主駕駛和區(qū)塊鏈等先進(jìn)領(lǐng)域，還是在傳統(tǒng)的醫(yī)療、制造和金融行業(yè)，芯片的核心技術(shù)創(chuàng)新已經(jīng)成為企業(yè)的主要驅(qū)動(dòng)力。華為存儲(chǔ)在自主開(kāi)發(fā)芯片的研發(fā)方面進(jìn)行了持續(xù)的投資和技術(shù)創(chuàng)新，幫助企業(yè)應(yīng)對(duì)數(shù)字洪流的挑戰(zhàn)，快速推進(jìn)數(shù)字轉(zhuǎn)型。SSD智能控制芯片以媒體為核心，優(yōu)化媒體特性，充分發(fā)揮媒體優(yōu)勢(shì)，提升用戶體驗(yàn)；多協(xié)議智能處理芯片簡(jiǎn)化組網(wǎng)，降低管理成本，卸載網(wǎng)絡(luò)協(xié)議加速數(shù)據(jù)讀寫；智能設(shè)備管理芯片幫助用戶快速定位故障，實(shí)現(xiàn)二級(jí)故障轉(zhuǎn)移，在節(jié)能方面表現(xiàn)出色，幫助IT租賃用戶節(jié)約成本，開(kāi)辟新的商機(jī)。

通過(guò)技術(shù)創(chuàng)新和軟硬件芯片的垂直優(yōu)化，華為存儲(chǔ)致力于消除CPU、媒體和網(wǎng)絡(luò)發(fā)展不平衡帶來(lái)的差距，提供更快、更好、更經(jīng)濟(jì)的產(chǎn)品和解決方案，與客戶一起取得商業(yè)成功。

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