毫無疑問，我們正在高速邁進以數據為中心的智能管理時代。不論是私人個性化的新聞閱讀體驗，還是企業從設計到生產和物流多個環節的精準控制，智能的數據管理、調度、挖掘和分析幫助我們基於用戶需要提供定製化服務，改善用戶體驗；精細化控制每個環節，節省管理成本；重新定義商業模式，開拓新的商業機遇。
作為企業智能化轉型的利器，全閃存天生高性能的優勢，為加速關鍵業務帶來新的動力。通過芯片、網絡、管理的垂直整合，華為OceanStor Dorado構建了從前端多協智能議處理芯片、SSD智能控制芯片、智能設備管理芯片端到端的芯片平臺，為全閃存存儲帶來創新的加速方案，加速業務性能3倍，實現資源最大化利用，最終向客戶提供更強性能的產品。
SSD智能控制芯片
加速SSD盤內的數據讀寫
SSD作為閃存的核心部件和數據載體，其本身性能和穩定性對全閃存系統的能力起到了至關重要的作用。區別於CPU、內存等電器元件，SSD盤片的設計一般不依託於存儲控制器，具有一定的獨立性，主要由包含SSD Controller和DRAM在內的控制單元和NAND Flash存儲單元組成。控制單元負責數據讀寫，採用FTL（Flash Translation Layer）保存用戶LBA到SSD盤內物理頁面的映射關係，存儲控制器向SSD盤內讀數據時自帶一個LBA地址，通過保存在SSD Flash的控制軟件查找到LBA地址對應的物理地址，然後再從Flash中讀取對應的數據返回給主機；寫入數據的時候，軟件寫入完畢後，再去更新FTL映射表。可見，FTL是整個SSD的核心，它決定了SSD數據讀寫的響應速度。
為了獲得極致的閃存速度，華為創新的採用SSD控制器芯片加速SSD盤內的數據讀寫，它將FTL算法從SSD內部的控制軟件層封裝到SSD控制芯片內實現，所有讀取和寫入FTL的操作全部由芯片完成，減少軟件交互次數，有效降低IO響應的時延。舉個形象的例子，在windows 95時代，開啟電腦需要加載一長串複雜的代碼，等待2-3分鐘才可進入開機界面；在window2010時代，電腦內置更強勁的CPU承擔了代碼加載的工作，所以我們不必再花費漫長的時間等待，瞬時就可進入開機界面。根據華為性能&兼容性實驗室實測，在低負載場景下華為SSD的讀時延低至80μs，僅為業界同類SSD的60%，性能優於友商近2倍。
然而，這就夠了麼？答案顯然不是這樣！依託創新的芯片，華為首創採用FlashLink™技術，從SSD控制器芯片、SSD盤片、NVMe架構和專為閃存設計的存儲操作系統端到端加速，保障在開啟了重刪、壓縮、快照等增值特性後，仍然維持0.5ms的穩定時延，有效避免高峰期業務瓶頸，實現業務3倍加速。
特別值得一提的是，基於閃存設計的存儲操作系統開發了創新的盤控配合算法。眾所周知，垃圾回收是影響SSD盤性能的主要因素，如何有效的控制垃圾回收成為發揮SSD盤和閃存性能的關鍵。華為OceanStor Dorado全閃存基於自研的SSD和閃存操作系統，通過內部軟件算法優化，讓存儲控制器能夠實時瞭解SSD盤內的數據佈局，並作出相應調整，從而使得存儲控制器內的數據佈局和SSD盤內的數據佈局保持一致，控制器內的數據按照SSD盤內所需的格式寫入到SSD盤內，有效避免了數據落入SSD盤後的搬遷與垃圾回收，保障了閃存系統的穩定高性能。這就是盤控配合算法的核心，具體的實現技術上採用了大塊順序寫、元數據獨立分區和端到端I/O優先級調整的手段，在後面幾期詳細為大家介紹。
基於SSD智能控制芯片和FlashLink™技術，華為又快又穩全閃存OceanStor Dorado承載了SSD盤到存儲控制器的加速，實現了0.5ms的穩定時延。
智能多協議接口芯片
加速前端網絡端口數據讀寫
前端卡是存儲必不可少的組件，應用數據通過它從服務器傳輸到存儲陣列，目前業內可見的前端卡包括了8G/16G/32G FC，1/10/25/40/100 GE，10G FCoE等，每張前端卡僅能支持一種協議，不能靈活轉換，無疑是一種浪費！為了更高效的使用前端卡，華為創新的採用了多協議接口芯片，它集成了GE/10GE/FC/FCoE多種協議接口，客戶可將通過IP和FC協議承載的數據整合到同一個接口芯片中。在10GE或8/16G FC組網下只需要更換光模塊部件，無需更換卡件，支持任意協議轉換，極大增加了網絡靈活性，降低了用戶數據中心的網絡建設和維護成本。
更為重要的是，智能多協議接口芯片內部的硬件邏輯模塊實現checksum、FC等協議棧功能，使其處理流程、邏輯和功能完全由芯片替代以往依靠CPU軟件的實現方式，滿足存儲業務高併發IO吞吐、低延時響應的業務要求。通俗地講，智能多協議接口芯片offloading實現的功能就是把TCP/IP網絡功能中以往需要CPU乾的活（checksum、FC等）從移到到了芯片上來幹，實現提供更高性能的網絡處理性能、釋放x86CPU處理器資源，以實現網絡訪問與數據交換加速，存儲設備整體性能提升。經過華為性能實測，華為又快又穩全閃存OceanStor Dorado的性能在同樣的前端卡（16G FC），同樣的測試模型（7:3數據讀寫，8K I/O數據塊大小），性能優於友商3倍。
最後我們來看下FCoE，它同時保留FC的功能和基於以太網的傳輸，從而保護基於FC協議的軟硬件投資。智能多協議接口芯片融合了以太NIC和FC網絡HBA卡功能，通過一張接口實現了兩種網絡IO的融合，以此減少了額外的線纜和交換機數據，簡化網絡管理；另一方面，傳統方式通過主機CPU卸載FCoE協議，這會消耗大量CPU資源，導致主機CPU無法同時解析其他網絡協議，從而無法滿足高性能網絡需求。華為又快又穩全閃存OceanStor Dorado採用智能多協議接口芯片實現FCoE協議卸載和解析的功能，減輕主機CPU負載，提升網絡整體性能和服務器的可用性。
設備智能管理芯片
加速故障管理/修復
IT設備在運行過程中不可避免的會遇到各種故障，如何快速識別故障，並從故障中恢復過來，是考驗IT設備穩定性的核心指標。設備智能管理芯片是華為又快又穩全閃存OceanStor Dorado的管理心臟，採用內置的故障診斷和故障預警兩大專家庫，提升故障診斷精準率。而快速診斷是快速恢復的前提，採用設備智能管理芯片的每秒管理運算能力可達2000DMIPS，優於同類友商的5倍，在控制器故障、前端接口卡故障、管理板卡故障等場景下，能夠秒級故障切換，切換過程中數據不丟失，業務不中斷，用戶無感知。
在智能節能方面，設備智能管理芯片表現卓越，它精細化監控每個模塊的健康度、功耗、溫度等參數，採用靜態功耗控制和動態功耗控制相結合的技術，一方面通過主動調節系統散熱，降低芯片溫度，從而控制芯片靜態功耗；另一方面，採用嵌入式DEMT動態能源管理技術，芯片通過監控分析系統應用狀態，識別並關閉空閒模塊時鐘和工作電壓，降低芯片工作動態功耗。根據實測，在CPU負載不變的情況下，整機能效比提升可達16%，從而有效節省能耗的開支。
無論在人工智能、大數據、自動駕駛、區塊鏈等先進領域，還是在傳統醫療、製造、金融等行業，芯片的核心技術創新已經成為企業的主要推動力。華為存儲在自研芯片研發上持續投入和技術創新，幫助企業應對數字洪流挑戰，快速推進數字化轉型。SSD智能控制芯片以介質為核心，針對介質特性定向優化，充分發揮介質優勢，提升用戶體驗；多協議智能處理芯片簡化組網，降低管理成本，同時卸載網絡協議，實現數據讀寫加速；智能設備管理芯片，幫助用戶快速定位故障，實現秒級故障切換，並在節能方面表現卓越，幫助IT租賃類用戶節約成本，開拓新的商業機遇。
通過技術創新和軟硬件芯片垂直優化，華為存儲致力於消除CPU、介質、網絡發展不均衡導致的鴻溝，提供更快、更好、更省的產品和解決方案，與客戶一起實現商業成功。
閱讀更多 華為IT產品解決方案 的文章
