英特爾傲騰顛覆內存存儲層級結構 加速驅動存儲未來

2020 年，企業存儲與多年前相比已大有不同，存儲的發展離不開硬件性能的提升，也離不開軟件方案的創新。x86 架構的服務器存儲方案打破了專有存儲設備統治的市場，在數據爆炸的時代，文件存儲、非結構化數據也找到了更適合自己的方案，在經濟性、可靠性方面都經過了驗證。

介質層面的創新開啓了新的存儲加速發展模式，閃存正在朝着更便宜，更大容量的方向發展，在許多場景下，閃存正在以不可阻擋的趨勢替代磁盤，存儲系統架構、協議以及一些應用都需要重新面向閃存而優化，與此同時，新的 SCM 熱潮正在興起，自從英特爾發佈基於 3D Xpoint 的傲騰以來，越來越多的 SCM 方案或者方案原型也浮出水面。

作為一個底層技術層次上的重大創新，SCM 本身需要很大的資金和時間投入，而且失敗的風險很高，這些風險直接勸退了喜歡跟風炒作的廠商，對於 SCM，大家是認真的，因為背後是有真正的需求作為推動力。

正如英特爾反覆提及的 "存儲金字塔 "所説的那樣，介於內存和 NAND 之間的部分差距過於懸殊，Optane 就是用來填補這一鴻溝的方案。傲騰已經發布了三四年了，一些用户對於傲騰也有了一些更深入的認識，傲騰的市場發展也取得了階段性的成果。

下一階段，手握市場上唯一的 SCM 商業化方案以及 NAND SSD 垂直控制能力的英特爾如何看待存儲未來發展的呢？為此，百易傳媒（DOIT）獨家專訪了英特爾院士、首席傲騰系統架構師、英特爾非易失性存儲解決方案事業部 Frank Hady 博士。

英特爾如何看待存儲技術未來的發展？

Frank Hady 博士表示，未來存儲的發展將由工作負載的需求驅動。我們可以清楚地看到，龐大的數據集將在未來不斷湧現，全球數據量每三年就會翻一番。而且，如人工智能與物聯網這樣的工作負載則需要具備越來越高的性能，以快速訪問這些海量數據集。又比如，在人工智能的流水作業中，其每個階段都需要從處理器 / 工作負載到數據進行不同的交互。

因此，現代存儲系統需要靈活多變，並能夠為隨機讀 / 寫和順序讀寫提供高性能。存儲技術正在不斷演進以滿足這類需求。這也意味着我們需要讓存儲的性能變得更高，從而拉近更多數據與處理器之間的距離。英特爾傲騰持久內存和英特爾傲騰固態盤就屬於這樣的技術。

此外，這也意味着我們用來承載這些海量數據的存儲需要具有更大的容量。英特爾 3D NAND 將持續提高密度，包括提高每單元的比特數，以及每比特的密度來承載這些數據。圍繞處理器的內存和存儲技術層級結構將隨着專屬的存儲層數量而增長，就性能而言，每一層的作用是將更多的數據移向處理器。

" 未來的存儲 " 要讓更多數據靠近處理器

聆聽 Frank Hady 博士的趨勢洞察：

隨着數據集的不斷增長，存儲層級中由顛覆性技術所帶來的的全新存儲層將讓更多數據靠近處理器。

一個很明確的事實是，DRAM 的比特密度增長已經明顯放緩，落後於數據集的增長速度。雖然 3D NAND 的密度增長能夠跟上數據集的增長速度，但由於距離太遠（時延太高），而無法代替 DRAM 來存儲這些數據。這意味着 DRAM 和 3D NAND 之間需要一種密度更高的新技術。這種密度更高的新技術就是英特爾傲騰技術，它能夠存儲不適用於 DRAM 的龐大數據集，實現快速計算。

未來的存儲還將在 NAND 固態盤層面進行創新。如之前所説，對更加龐大的數據集進行存儲迫在眉睫，NAND 固態盤將持續提供更大的容量。這些具備更大容量的 SSD 固態盤主要通過更高的存儲單元面積密度和每單元比特數量的增加，實現 3D NAND 芯片級密度的持續快速提高。

由於採用了浮柵技術和 CuA 設計，英特爾 QLC 3D NAND 固態盤能夠以更低成本存儲更多數據。實際上，英特爾傲騰持久內存和固態盤能夠存儲使用頻率更高的數據，結合超大容量的 3D NAND 固態盤，這一組合可以最大程度的發揮各自的優勢所在：對最常用數據進行最高性能訪問，對所有數據進行快速訪問。

這一靈活、能夠洞察存儲介質，並經過軟件優化的解決方案能夠在 QoS SLA 中提供現代數據存儲解決方案，並快速傳送所有類型的數據。

傲騰在 " 未來的存儲 " 中扮演什麼角色？

英特爾傲騰技術在未來的存儲中有兩個角色：高性能固態盤和持久內存。

英特爾傲騰固態盤的時延比 NAND 固態盤低一個數量級。事實上，在有些不友好的讀 / 寫工作負載下，時延最長的讀取差異可以達到近兩個數量級。此外，英特爾傲騰存儲相比 NAND 存儲在單位容量下也擁有更高的帶寬和更強的持久性。這一優勢意味着英特爾傲騰存儲非常適合系統中最為常用的數據。英特爾傲騰存儲擁有能夠滿足諸多工作負載所需的性能和持久性，與 NAND 存儲相比可以減少處理器等待時間，從而高速完成計算。

英特爾傲騰持久內存同樣具備所有上述英特爾傲騰固態盤的優勢，並擁有更多其它優勢。作為持久內存，英特爾傲騰介質可通過一個處理器指令，在 350 納秒內對系統做出響應。這遠快於操作系統訪問存儲的速度，甚至英特爾傲騰固態盤也需要近 1 萬納秒（NAND 固態盤更慢，大約是 10 萬納秒）。更具優勢的地方在於，英特爾傲騰持久內存能夠在內存大小（64 字節緩存線）而非塊大小（至少 521 或 4096 字節線）下被高效地訪問。得益於這些特性，英特爾傲騰持久內存不僅能夠為新應用和軟件層面的存儲架構創新打開大門，也將進一步加速大型數據集的處理。

未來已經到來！

從技術角度來看，未來已經到來，系統也正在加速擁抱這些新的存儲技術。英特爾傲騰持久內存是存儲和內存之間的橋樑，使超低延遲的持久性數據存儲直接可用於處理器，避免額外系統開銷。英特爾傲騰固態盤通過更普及的存儲接口提供對同樣高性能存儲介質的訪問能力。

這種快速存儲可以保存最常訪問的數據，其餘數據存儲系統可以通過採用英特爾 QLC 3D NAND 固態盤存儲其他數據，進行自由優化從而降低成本。儘管現階段這些技術已經可用，但系統仍處於利用它們的早期階段。vSAN 是目前進行系統級創新的典型案例，其通過將寫操作緩存在英特爾傲騰固態盤來提高整體性能，而讀取操作則放在 NAND 中進行。