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浪潮信息李博乐:重塑软件栈,为全闪存储打通任督二脉

2022-10-17 11:45 2589

北京2022年10月17日 /美通社/ -- 

"天下武功、唯快不破",数字经济时代尤甚。

数据极富价值,堪比新时代的石油。数字经济时代,数据价值如何快速、高效地释放显得尤为重要。自2020年4月,数据被国家列为与土地、劳动力、技术、资本并列的第五种生产要素,成为数字经济深入发展的核心引擎。

浪潮信息存储产品线副总经理李博乐
浪潮信息存储产品线副总经理李博乐

近日,浪潮信息存储产品线副总经理李博乐在2022TSS集邦咨询半导体峰会暨存储产业高层论坛上表示,浪潮信息聚焦智慧计算战略,以算力、算法、数据、网络四大支柱,为客户构建开放、敏捷、集约、高效的数字信息基础设施。其中在存储方面,浪潮基于存储平台战略,打造全闪软件栈,通过面向SSD高速介质的存储性能加速技术,创新面向众核的自适应任务分组调度机制、单核数据流加速技术,打通SSD介质与控制器等核心组件之间的IO性能墙,实现完美的盘控协同,让存储性能得到质的飞跃。

目前浪潮存储拥有全闪分布式存储和全闪集中式存储两大平台,并推出新一代SSD高速存储介质,实现从核心部件到存储阵列再到场景方案的全栈创新,助力企业构建业界领先的数据基础设施,加速释放数据要素价值,让企业数字化转型驶入"高速公路"。

性能瓶颈 如何破解

数字化转型需要基础设施铺就一条高速之路。然而作为数据要素的核心载体的数据存储系统,却面临闪存盘、控制器等核心组件发展失衡的困扰。

"打破存储系统内部核心组件之间性能瓶颈,存储软件栈才是关键",李博乐表示。

一方面当前闪存介质种类日益丰富,闪存、持久内存等新型介质能将IOPS提升1000倍、时延降低2个数量级,但面向磁盘介质设计的传统存储软件栈时延占比达到90%以上,软件栈升级势在必行。

对此,浪潮存储针对闪存介质特点,在软件栈核心算法方面做了大量创新。比如传统存储的机械硬盘几乎没有写入次数限制,但闪存介质的擦写次数越多寿命就越低,像RAID写放大、闪存垃圾回收等都会影响全闪存储的性能和可靠性。浪潮全闪存储通过软件栈核心算法优化,让存储控制器能够实时了解SSD盘内的数据布局,有效避免了数据落盘后频繁的搬迁与垃圾回收;同时,还通过实现盘控协同数据分区布局,打通存储系统软件到介质层的端到端快路径,保障了全闪存储的稳定高性能。

另一方面,CPU主频性能提升迟滞,向高密多核发展。传统的存储系统IO调度机制存在频繁的用户态、内核态切换,开销高、延迟大,无法满足高性能应用需求。众核架构下,内存访问密集型IO的多任务调度存在CPU缓存命中率低等问题,制约了存储性能线性扩展。

浪潮全闪软件栈创新面向众核的自适应任务分组调度机制、单核数据流加速技术,实现性能随CPU核数线性扩展,极致释放新型介质性能。具体来看,在众核加速方面,浪潮存储采用自适应任务分组调度机制。以高内聚低耦合的原则,区分业务类型和主机IO特征、存储内部管理等因素,进行任务划分。所谓"高内聚低耦合",类似划分公交快速道和普通车道。第一,高内聚类似公交快速通道,是指聚合高关联度任务为同类组,指定运行于特定CPU核组,提升RAID、重删、自精简等高频、公有数据的CPU缓存命中率。第二,低耦合是指低关联任务放到普通车道。也就是说,解耦合关联度低的任务到异类组,实现协议解析、数据刷盘等低关联度任务按需分布到CPU多核、免锁交互,实现单任务资源和性能线性扩展。单核数据加速方面,浪潮存储设计全用户态的IO栈,消除IO任务在用户态和内核态间的切换导致的资源损耗,协同用户态内存调度管理,单核数据流性能提升30%。

从闪存介质到全闪存储阵列  全栈创新

一次技术创新并不难,难的是持续不断的技术创新。近十年来,浪潮存储研发团队扩展到上千人,在全球建立五大研发中心,与全球产业链伙伴协同创新,累计为存储核心技术攻关投入数十亿研发经费。目前,浪潮存储坚持存储平台战略,打造全闪软件栈,推出了全闪分布式存储、全闪集中式存储两大平台,以及新一代SSD高速存储介质,性能均达到业界领先水平。

浪潮存储
浪潮存储

首先,全闪分布式存储方面,浪潮存储对软件栈进行全链路端到端性能优化,通过智能协议卸载、RDMA协议、CPU专核专用、ZNS SSD数据分流技术的联合打磨和创新,让全闪分布式存储的性能飙升到业界领先水平。

其次,全闪集中式存储方面,浪潮存储最大可扩展到48个控制器,控制器扩展能力提升带来了更强劲的性能。同时,全新开发了闪存原生的"iTurbo 2.0"智能加速引擎,并构建了由SCM和NVMe闪存盘组成的智能分层存储资源池,将智能IO均衡、智能资源调度、智能元数据管理等数十项性能优化算法与闪存盘联调优化,让千万级IO均衡落盘且时延业界最低,将存储系统性能发挥到极致,在SPC-1国际评测中获得2300万IOPS,性能全球第一。

值得一提的是,在今年IPF上浪潮存储推出新一代PCIe 4.0 NVMe 企业级SSD,通过拓展NAND与控制器之间的通道,大幅提升SSD性能,顺序写性能超过5GB/s,随机写性能超过45万IOPS,达到业界领先水平。

IDC预测,到2022年全球65%的GDP将由数字化推动,数据要素挖掘和利用的效率将影响企业数字化转型的速度,性能成为企业存储选型的核心因素。作为装机容量全球前三、中国第一的存储厂商,浪潮存储将在全闪存储领域持续投入,以全栈技术创新加速存储业务增长,充分释放数据价值,加速数实相融。

消息来源:浪潮信息
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