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Device-Based：閃存技術(shù)的發(fā)展方向?

“其實(shí)最簡單的就是對CPU是不是友好，是不是會占太多的資源以及遷移的時(shí)候，是不是容易去做。”殷雪冰說，之所以現(xiàn)在憶恒創(chuàng)源的產(chǎn)品可以進(jìn)入到許多技術(shù)實(shí)力很強(qiáng)、對產(chǎn)品要求嚴(yán)苛的知名互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)中，Device-Based及其所帶來的一系列產(chǎn)品優(yōu)勢，起到了很重要的作用。

想要了解Device-Based為憶恒創(chuàng)源所帶來競爭機(jī)會的原因，首先要了解，如何去評價(jià)一款PCIe閃存卡是否是優(yōu)秀的產(chǎn)品，以及相應(yīng)的來說，用戶對于PCIe卡的需求到底有哪幾方面?

首先，當(dāng)然是PCIe卡的性能，這其中實(shí)際上包括了四個(gè)簡單但又關(guān)鍵的指標(biāo)：順序讀性能、順序?qū)懶阅堋㈦S機(jī)寫性能以及隨機(jī)讀性能，但是，這四個(gè)簡單的指標(biāo)，背后卻是一整套評價(jià)PCIe閃存卡性能指標(biāo)的評價(jià)體系，這其中包括了純粹的性能——以GB/s為單位的性能，以及平均延時(shí)、延時(shí)抖動(dòng)等關(guān)鍵信息在內(nèi)的性能指標(biāo)。

其次，是對系統(tǒng)處理器——CPU的工作負(fù)載的影響。在大多數(shù)情況下，這是一個(gè)容易被忽略的指標(biāo)：一方面，由于英特爾將PCIe控制器已經(jīng)放到x86處理器中，大部分認(rèn)為之前通信所產(chǎn)生的影響已經(jīng)微乎其微;另一方面，很少有人去嚴(yán)格比較過不同架構(gòu)的PCIe閃存卡在CPU不同負(fù)載情況下的性能表現(xiàn)。

第三，是需要特別強(qiáng)調(diào)的寫性能與寫放大，尤其是后者，對IOPS、延時(shí)抖動(dòng)、設(shè)備的壽命都產(chǎn)生了重要的影響。第四則是兼容性與可遷移性——這兩點(diǎn)指標(biāo)雖然不及前面的對產(chǎn)品的“使用性能”產(chǎn)生重要的影響，但對于大規(guī)模的部署和可能出現(xiàn)的平臺移植來說，隱形的時(shí)間和開發(fā)成本是不容小覷的。

而從Device-Based本身的產(chǎn)品特性上來看，憶恒創(chuàng)源確實(shí)在這幾方面有著天然的優(yōu)勢，從最簡單的兼容性和可移植性來說，基于Device-Based的產(chǎn)品，驅(qū)動(dòng)層更為簡單，PCIe閃存卡的處理器所接受的只是“任務(wù)”，并提供反饋，而在HOST-Based的系統(tǒng)中，PCIe閃存卡的處理器需要通過驅(qū)動(dòng)與處理器產(chǎn)生密切的關(guān)系，這導(dǎo)致驅(qū)動(dòng)層非常復(fù)雜且難以移植。

與此同時(shí)，與系統(tǒng)CPU緊耦合的架構(gòu)帶來的另一個(gè)不可忽視的問題，是對系統(tǒng)CPU和系統(tǒng)內(nèi)存的占用。x86處理器雖然天然的被設(shè)計(jì)為去“完成復(fù)雜的多樣化工作”，但顯然Device-Based的設(shè)備占用CPU的資源會更少——在虛擬化環(huán)境日益成熟的今天，CIO會榨取CPU的每一個(gè)資源，如果PCIe閃存卡過多的占用了系統(tǒng)資源，那么對于整體系統(tǒng)性能的提升顯然不是一件好事——當(dāng)處理器無暇分身或是被PCIe閃存卡到處“追債”，為什么不在一開始就去考慮對CPU和內(nèi)存占用更少的PCIe閃存卡呢?

但Device-Based架構(gòu)的最關(guān)鍵一點(diǎn)，是通過使用高性能的處理器——目前是FPGA，未來可能是ASIC——架構(gòu)PCIe閃存卡，能夠較少的依賴或者說占用系統(tǒng)CPU去處理優(yōu)化PCIe閃存卡優(yōu)化的算法，大量解決高IOPS狀態(tài)下的延時(shí)、閃存延時(shí)抖動(dòng)、寫放大、寫延遲的算法通過PCIe閃存卡板載的處理器以及專用的優(yōu)化算法結(jié)合，完全服務(wù)于PCIe閃存卡，極大的解放了系統(tǒng)CPU的使命。

比如說，憶恒創(chuàng)源在解決延時(shí)抖動(dòng)上，就通過IO延時(shí)平滑算法，針對個(gè)別超長延時(shí)的IO 請求進(jìn)行削峰濾波處理，)，當(dāng)運(yùn)行在較高IOPS情況下，Memblaze 會自動(dòng)調(diào)整GC 算法和內(nèi)部等待隊(duì)列深度，并將IO 延時(shí)進(jìn)行平滑處理，從而避免產(chǎn)生超長延時(shí)的IO，減少對后端系統(tǒng)的影響，使得用戶的應(yīng)用運(yùn)行更加平穩(wěn)順滑。

以及在對PCIe閃存卡的FTL進(jìn)行處理時(shí)，憶恒創(chuàng)源是在板卡內(nèi)部，而不是通過驅(qū)動(dòng)端——意味著是系統(tǒng)CPU和板卡配合完成——來完成的，顯然，F(xiàn)TL的處理流程，主機(jī)與PCIe閃存卡之間的狀態(tài)信息交換、中斷頻率等都能夠得到很好的優(yōu)化。

總的來說，Device-Based的知識產(chǎn)權(quán)全部集中在PCIe閃存卡的控制器上，這一控制器將形成與系統(tǒng)CPU“幾乎平等的地位”，而不是依賴甚至是過分的依賴系統(tǒng)CPU的處理能力，這樣一方面讓系統(tǒng)CPU能夠解放出來，減少單純的IO操作;另一方面，像憶恒創(chuàng)源這樣的供應(yīng)商，能夠?qū)⒏�多的�?yōu)化算法放到PCIe閃存卡上，而不用擔(dān)心占用系統(tǒng)CPU而產(chǎn)生不好的影響。

但Device-Based也并非沒有“阿格硫斯之踵”，顯而易見的問題是，這對于供應(yīng)商的研發(fā)能力、算法優(yōu)化能力提出了極大的挑戰(zhàn)，尤其是當(dāng)PCIe閃存卡“簡化到只暴露一個(gè)接口”給系統(tǒng)CPU時(shí)，針對不同應(yīng)用程序、應(yīng)用模式、應(yīng)用環(huán)境的優(yōu)化重?fù)?dān)，實(shí)際上落在了供應(yīng)商的身上。如果是HOST-Based的產(chǎn)品，大可以通過提供完整的開發(fā)環(huán)境、代碼庫和驅(qū)動(dòng)指導(dǎo)，將更多的研發(fā)工作轉(zhuǎn)移到用戶或是合作伙伴身上。

而另一方面，Device-Based也要求PCIe閃存卡的控制核心性能足夠強(qiáng)大，不過，好在行業(yè)內(nèi)有賽靈思(Xilinx)這樣提供高性能處理器的供應(yīng)商提供不斷更新的FPGA產(chǎn)品。但眾所周知，F(xiàn)PGA更多是應(yīng)用于產(chǎn)品研發(fā)、測試的過程中，而非成熟的量產(chǎn)化產(chǎn)品的首選，這也就意味著，殷雪冰必須要做出一個(gè)選擇：是繼續(xù)堅(jiān)持FPGA，還是設(shè)計(jì)制造嵌入自身知識產(chǎn)權(quán)的ASIC芯片取代FPGA?對此，殷雪冰表示：“憶恒創(chuàng)源肯定會去考慮AISC的路線圖，但如果FPGA能夠繼續(xù)保持成本和性能的優(yōu)勢，可能憶恒創(chuàng)源還會繼續(xù)的使用，畢竟去做一個(gè)屬于自己的ASIC還是比較昂貴的事情�！�

但殷雪冰也表示，閃存市場是一個(gè)飛速發(fā)展和擴(kuò)張的市場，幾年后的事情其實(shí)誰也說不準(zhǔn)，他認(rèn)為，隨著閃存價(jià)格的不斷下降，閃存廠商的發(fā)展會越來越好，當(dāng)然，這也包括憶恒創(chuàng)源。