隨著雲計算、大資料、人工智慧的發展以及對儲存器產品容量需求的增加,半導體儲存器也衍生出新的儲存器產品形式,如計算儲存、分布式儲存、基於新型儲存器顆粒和儲存介面的持久儲存器等,這些產品對儲存器控制晶元的架構和功耗提出了更高的要求。 儲存晶元、資料安全等多通道並行管理能力,使得儲存器控制晶元在儲存器產品中的價值不斷提公升。
(1)計算儲存
計算儲存是指利用儲存控制器晶元的計算能力,將原來由主機CPU執行的部分資料處理任務交給儲存控制晶元,減輕CPU的計算負擔。 計算儲存擅長處理資料密集型應用,在資料庫管理、**處理、人工智慧層、虛擬化等場景的資料處理和資料加速中,響應時間比CPU更快,延遲更低,可以節省頻寬,降低能耗,實現高安全性和私隱性,因為資料是在記憶體內部處理的。
計算儲存由全球網路儲存行業協會 (SNIA) 標準化和推廣,並得到三星電子、英特爾、英偉達和 IBM 等行業領導者的支援和應用。 2020 年 11 月,賽靈思和三星電子宣布推出三星 SmartSSD 計算儲存驅動器 (CSD),這是業界首款可定製、可程式設計的計算儲存平台,可將計算能力推入儲存器,將應用加速 10 倍以上。
(2)分布式儲存
分布式儲存是指將資料分散儲存在多個儲存伺服器上,並將分散的儲存資源整合到虛擬儲存裝置中,有效提高儲存系統的儲存和讀取效率。 隨著雲計算、大資料、人工智慧的發展,海量資料使得分布式儲存逐漸取代了將所有資料儲存在一台儲存伺服器上的傳統方式。 由高密度NAND快閃記憶體顆粒和高效能儲存器控制晶元組成的儲存系統是分布式儲存的主流解決方案和未來演進方向。
利用高效能儲存控制晶元的儲存控制技術和智慧型儲存粒度管理,可實現高效能、低時延、完整的儲存功能,並提供有效的重複資料去重、壓縮和穩定的資料保護功能,從而滿足大資料分析等非結構化資料量大、資料價值高、儲存工作負載多樣化等新應用場景。 高階監控、高效能計算、工業網際網絡、醫學影像、虛擬化雲計算。華為全系列分布式儲存可實現91硬碟空間利用率最高達6%,穩定時延小於1ms,支援4096節點擴容,滿足多樣化資料分析服務需求,靈活按需購買部署,節省空間和能耗,降低TCO(總擁有成本)30%。
(3)基於新的儲存顆粒和儲存介面的持久記憶體
持久記憶體由新型記憶體晶元和新型記憶體控制器晶元實現,在現有儲存層次結構中增加了記憶體和SSD之間的一層,在相同的成本下提供比記憶體更大的儲存容量和比SSD更低的訪問延遲。 持久記憶體適用於高效能、大容量、持久化等具有儲存工作負載特性的應用場景,擅長處理人工智慧、機器習、高效能計算等任務。 主機 CPU 可以通過直接訪問持久記憶體直接執行這些型別的工作任務,無需在記憶體和 SSD 之間來回切換資料塊。
這種架構降低了成本高昂的記憶體使用要求,並提高了 SSD 的利用率,以適應不同的資料型別、技術需求和預算限制。 為了充分利用持久記憶體的特性,構建在PCIe邏輯層和物理層之上的CXL協議,可以規範持久記憶體的管理,更好地發揮持久記憶體的價值,成為主流介面發展方向。 基於CXL的新型儲存控制器晶元實現了CXL協議中定義的多種新型儲存協議,可支援記憶體、持久記憶體等,擴充套件儲存容量,並支援資源共享(記憶體池化)和交換,提高資料處理效率和系統計算速度,使持久記憶體快速應用到落地。