三星在大數(shù)據(jù)時代下的存儲技術(shù)革新

我們已經(jīng)進(jìn)入5G時代，將會是互聯(lián)互通的時代，以前4G時代只有很少的一部分設(shè)備，比如說我們的個人電腦、手機、平板這些連接在一起，進(jìn)入5G時代會有越來越多的其他設(shè)備連接在一起，成為萬物互通時代，數(shù)據(jù)呈爆炸式增長。同時對存儲挑戰(zhàn)越來越高，為此為了迎接5G時代到來，數(shù)據(jù)和存儲的重要性將會得到日益增長和提高。

從我們的觀點出發(fā)，過去以CPU為中心的時代，從現(xiàn)在開始已經(jīng)進(jìn)入數(shù)據(jù)為中心的時代，帶來的影響不僅僅是當(dāng)前的手機和電腦，還帶來了飛速增長的數(shù)據(jù)，同時依賴于大數(shù)據(jù)的機器學(xué)習(xí)和無人駕駛，也呈現(xiàn)爆炸式的數(shù)據(jù)增長，在這樣的要求下必然會帶來我們存儲行業(yè)的蓬勃發(fā)展，從我們這幾年被反復(fù)提到的半導(dǎo)體行業(yè)的“超級周期”，正是這種趨勢的體現(xiàn)。

除了大數(shù)據(jù)蓬勃發(fā)展之外，我們當(dāng)下最流行的熱點就是機器學(xué)習(xí)和人工智能，我們從各種渠道已經(jīng)了解到，機器學(xué)習(xí)在很多方面已經(jīng)超越了人類的能力，在這一方面我們三星的存儲擁有從SSD到其他各種類型的設(shè)備，在這種大的社會變革下，我們期待用我們各種存儲產(chǎn)品迎接劃時代的變化。

首先還是立足于我們對數(shù)據(jù)的變化和趨勢，當(dāng)前我們已經(jīng)處于大數(shù)據(jù)時代，數(shù)據(jù)隨時隨地都在產(chǎn)生，而且需要實時在數(shù)據(jù)中心進(jìn)行處理。對實時分析、實時處理，并且繼續(xù)學(xué)習(xí)必然會帶來對存儲業(yè)務(wù)的挑戰(zhàn)和增長，所以我們對云時代的理解是越來越多的設(shè)備通過云，通過互聯(lián)網(wǎng)連接到云，然后經(jīng)過云連接到的我們設(shè)備互聯(lián)互通、溝通一體。

在這種情況下被云連接的各種設(shè)備產(chǎn)生了大量的數(shù)據(jù)，這樣的話對我們現(xiàn)有的云基礎(chǔ)設(shè)施也必然引發(fā)了巨大改變。所以針對這樣的發(fā)展，對我們對三星下一代的存儲產(chǎn)品提出了三個核心要素，首先是低延遲、高帶寬、大容量。接下來我會針對這三個核心要素逐一展開介紹全線產(chǎn)品。

為了滿足不同場景下日益增長的需求，我們從單一的SSD產(chǎn)品現(xiàn)在已經(jīng)構(gòu)建了從Z-SSD到QLC SSD的全方位產(chǎn)品線，除了SSD產(chǎn)品之外，當(dāng)下最流行的是存儲級內(nèi)存（SCM），我們也通過標(biāo)準(zhǔn)化構(gòu)建和生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)建等等活動在打造我們SCM產(chǎn)品，目前SCM產(chǎn)品已經(jīng)通過標(biāo)準(zhǔn)化認(rèn)證。

Z-SSD是我們針對數(shù)據(jù)實時分析和高性能應(yīng)用開發(fā)的一款產(chǎn)品，Z-SSD同時具有低延遲和高帶寬特性，我們可以看到相對于傳統(tǒng)讀取的延遲降低，Z-SSD并不是采用全新的存儲介質(zhì)，是使用了我們成熟的閃存技術(shù)，除了提高閃存技術(shù)的性能以外，通過優(yōu)化閃存控制器性能進(jìn)一步提高Z-SSD的整體性能。

從業(yè)界收集到的Z-SSD反饋，比如說從服務(wù)器提供商和云服務(wù)商收到的反饋來說，他們普遍持正向反饋，這種低延遲的特性滿足了很多場景下的需求。另外我們還可以看到從國外的技術(shù)媒體收集到，在我們的Z-SSD出現(xiàn)低延遲方面已經(jīng)接近友商競品的性能，他們普遍對我們創(chuàng)新產(chǎn)品的出現(xiàn)持歡迎態(tài)度。

高帶寬、高容量的產(chǎn)品，以PCIe Gen4作為例子，PM1733最大容量支持32TB，以32TB來代替兩個機柜萬轉(zhuǎn)硬盤的服務(wù)器，可以看到原有需要兩個機柜的存儲設(shè)備，現(xiàn)在只需要兩個服務(wù)器代替，這樣的好處是在數(shù)據(jù)中心使用情況下大大節(jié)約了空間的占用和資源的消耗，同時我們的設(shè)計至少提高2倍以上性能，同時我們在4U對比2U服務(wù)器的時候，性能呈現(xiàn)成倍的增長。

QLC主要是針對以讀取為主要應(yīng)用場景的一些應(yīng)用，比如說存檔的視頻、郵件、筆記，包括社交視頻網(wǎng)站訪問次數(shù)的照片和視頻，這樣一些場景非常適合QLC，主要還是以讀寫為主的應(yīng)用場景。QLC主要用于代替萬轉(zhuǎn)企業(yè)級磁盤，相對于萬轉(zhuǎn)的磁盤，我們的QLC SSD主要優(yōu)點是在全生命周期TCO的產(chǎn)品相當(dāng)于萬轉(zhuǎn)磁盤的1/3，這樣從成本角度來講提供非常有競爭力的選擇，我們期待QLC SSD在萬轉(zhuǎn)的磁盤市場能迅速的展開。

我們使用NF1 SSD構(gòu)建一個系統(tǒng)，比如使用16TB的NF1 SSD的話，1U的服務(wù)器可以達(dá)到576TB，2U的服務(wù)器可以擴展到1.15PB，當(dāng)然，因為是支持向上擴展，所以性能也是2U比1U快兩倍達(dá)到兩千萬IOPS，以上都很容易可以構(gòu)建PB級的系統(tǒng)。

隨著互聯(lián)網(wǎng)的興起，我們對傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的要求，需要它具有高并發(fā)，同時需要易擴展的特性，在這種情況下我們知道傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫效率越來越差，在這種情況下，越來越多的廠商把目光轉(zhuǎn)向了KV（Key Value）數(shù)據(jù)庫，同時我們也看到了在傳統(tǒng)存儲上部署KV數(shù)據(jù)庫面臨的一些問題。

我們發(fā)現(xiàn)需要經(jīng)過文件系統(tǒng)，塊設(shè)備再轉(zhuǎn)到SSD內(nèi)部，還要再經(jīng)過邏輯地址、物理地址的映射，這種層層數(shù)據(jù)映射帶來系統(tǒng)資源的消耗，隨著SSD速度的越來越高，這種消耗越來越多的時候變成了系統(tǒng)的瓶頸，針對這種情況三星推出了一款新的SSD——KV SSD，我們采取的辦法是把一部分KV的引擎內(nèi)置在KV SSD中，同時提供一些KV接口，這樣的話可以直接享用應(yīng)用程序的KV請求。這樣大大減少了數(shù)據(jù)調(diào)用的流程，提高了數(shù)據(jù)訪問的速度，節(jié)約了資源。當(dāng)然這種雖然極大提高了系統(tǒng)性能，但大家可以看到對傳統(tǒng)存儲架構(gòu)有非常大的改變，需要我們隨著新產(chǎn)品構(gòu)建一種全新的軟件生態(tài)，這一部分在后面可能會詳細(xì)展開。

下一步結(jié)合實例展示一下我們KV SSD革命性變化。首先我們選擇了現(xiàn)在國內(nèi)主流的KV存儲引擎。測試和比較下來結(jié)果可以看到，延遲降低了7.6倍以上，IOPS提高了7.7倍，變化是非常巨大的。同時選擇了國內(nèi)主流的分布式存儲，同樣可以看到帶寬提升了4.8倍，IOPS至少提升2倍以上。所以目前這些工作正和客戶在密切開展，希望有更多了解的會有更多介紹詳細(xì)了解。

尤其值得一提地是OpenMPDK這個軟件組件是西安團(tuán)隊開發(fā)，我們主頁已經(jīng)可以搜索到，如果大家希望了解并加入進(jìn)來可以到主頁訪問，歡迎大家的參與，共同推動這種存儲結(jié)構(gòu)的革命性改變。最后是關(guān)于針對當(dāng)前的數(shù)據(jù)庫的設(shè)計，我們強調(diào)多樣性和靈活的配置，三星目前持開放態(tài)度，歡迎各種用戶廠商針對他們的特定場景來合作開發(fā)針對性的SSD優(yōu)化和解決方案，這是我們對共建中國存儲的生態(tài)系統(tǒng)的一種期望。