【解讀2021儲存技術新趨勢３】儲存輔助運算架構的興起
<div class="field field-name-field-image field-type-image field-label-hidden"><div class="field-items"><div class="field-item even"><img src="https://s4.itho.me/sites/default/files/960-1010-p27shang_ban_.png" width="960" height="420" alt="" /></div></div></div><div class="field field-name-field-photo-source field-type-text field-label-hidden"><div class="field-items"><div class="field-item even"> <p>越來越多廠商推出用於幫助卸載處理器負擔的硬體加速裝置，圖中由左到右分別是：HPE SimpliVity的OAC加速卡，Nebulon的SPU模組，以及Dell的Data Reduction I/O模組。（圖片來源／HPE, Dell, Nebulon）</p> </div></div></div><div class="field field-name-body field-type-text-with-summary field-label-hidden"><div class="field-items"><div class="field-item even"> <p>隨著應用環境的變化，為了減緩資料增長帶來的儲存空間消耗，以及降低資料外洩的風險，重複資料刪除、即時壓縮等資料縮減功能，以及加解密等保護功能，現在都成為儲存平臺必備的基本資料服務功能，但這些功能，卻也大幅增加了儲存設備的運算負荷，完全依靠通用處理器來包攬所有運算作業的純軟體定義架構，已無法負擔這種複雜環境的運算。</p> <p>面對這個問題，最有效的解決辦法，便是引進專門用於資料縮減或加密運算的輔助處理器，藉此卸載通用處理器的負擔，進而確保儲存設備的整體效能。</p> <p>這也讓新一代儲存產品，不再是完全依靠通用處理器的純軟體定義儲存架構，轉向通用處理器搭配輔助處理器的混合式架構。</p> <p><span style="font-size:28px;"><strong>新時代的輔助儲存運算架構</strong></span></p> <p>通用處理器+輔助加速硬體的混合架構，在儲存領域其實已存在多年。</p> <p>例如，2000年代早期的儲存陣列，控制器核心也是通用處理器+I/O處理器構成的混合架構；此外，許多磁帶設備與虛擬磁帶櫃（VTL）產品，都有搭配硬體壓縮或加密功能選項，內含加密晶片的SED磁碟，也在儲存領域應用多年。</p> <p>就架構來說，近期興起的輔助加速硬體潮流，與10多年前通用處理器+I/O處理器架構，同為混合處理器架構；就目的來說，則與備份儲存裝置或SED上的壓縮或加密晶片相同，同樣都是透過專用硬體，來處理資料縮減或加密運算。</p> <p>但儘管架構與用途相似，但新一代的輔助加速硬體架構，在深度與廣度上，都不是以前的舊架構所能比擬。</p> <p>比起應用在備份裝置上的硬體壓縮或加密晶片，新一代的輔助加速硬體，是用於搭配全快閃儲存陣列在內的第一線儲存陣列設備，對於處理速度、延遲與存取回應即時性，都有更高的要求。</p> <p>而比起早期儲存陣列的I/O處理器，只用於相對固定、單純的RAID運算或I/O處理，新一代的輔助加速硬體，承擔的工作更多樣化，必須承擔複雜許多的資料縮減運算，必要時也能透過可程式化的特性，承擔類型更廣泛的運算。</p> <p>為了與舊架構區隔，一些廠商特別以資料處理器（Data Processing Unit，DPU）或儲存處理器（Storage Processing Unit，SPU）的新名稱，來指稱新一代儲存加速硬體。在2021年，我們將能聽到更多DPU或SPU的訊息。</p> <p><strong><span style="font-size:28px;">儲存加速硬體的基本類型</span></strong></p> <p>依照儲存設備部署加速硬體的型式，可將當前的儲存加速硬體分為3種：</p> <p>● <strong>控制器端</strong>：內嵌於控制器核心的加速晶片，最典型的產品，便是HPE 3PAR的StoreServ與Primera系列儲存陣列中，控制器所搭載的專屬ASIC晶片。</p> <p>●<strong> 附加模組端</strong>：透過附加介面卡或模組上的加速晶片，來卸載資料縮減運算，如Dell在VMAX與PowerMax高階儲存陣列上，所提供的Compression I/O模組與Data Reduction I/O模組，還有HPE SimpliVity超融合系統的OAC加速卡，NetApp AFF400陣列的卸載引擎卡等。</p> <p>●<strong> 儲存裝置端</strong>：在SSD等儲存模組上內嵌加速用晶片，如Hitachi Vantara內建壓縮與I/O加速功能的FMD儲存模組，還有不久前三星與Xilinx共同推出、內含FPGA加速晶片的SmartSSD，此外，NGD Systems的運算型儲存裝置，也屬於這個類型。</p> <p>而就加速晶片的類型，新一代的儲存加速硬體也能分為3種類型：</p> <p>●<strong> ASIC</strong>：速度最快，但功能固定，成本也相對高昂，如HPE StoreServ與Primera系列的輔助處理器，以及NetApp AFF A400的加速晶片，都屬於ASIC。</p> <p>●<strong> FPGA</strong>：效能不如ASIC，但具可程式化特性，功能較靈活，容易開發，成本也相對較低，HPE的SimpliVity系列， Hitachi Vantara的VSP 5000，以及三星SmartSSD的加速晶片，都屬於FPGA。</p> <p>● <strong>嵌入式通用處理器</strong>：透過內嵌Arm等低功率處理器，來處理加速運算功能，功能比ASIC或FPGA更彈性、廣泛，開發也更簡易，但效能不如前兩者。如Softiron、Nebulon與Pliops等新創廠商，目前發展的SPU附加儲存加速模組產品，都是基於Arm處理器。</p> </div></div></div><div class="field field-name-field-tags field-type-taxonomy-term-reference field-label-above"><div class="field-label">Tags: </div><div class="field-items"><div class="field-item even"><a href="/tags/2021%E5%84%B2%E5%AD%98%E6%8A%80%E8%A1%93%E6%96%B0%E8%B6%A8%E5%8B%A2">2021儲存技術新趨勢</a></div><div class="field-item odd"><a href="/tags/%E8%BC%94%E5%8A%A9%E5%84%B2%E5%AD%98%E9%81%8B%E7%AE%97%E6%9E%B6%E6%A7%8B">輔助儲存運算架構</a></div><div class="field-item even"><a href="/tags/asic">ASIC</a></div><div class="field-item odd"><a href="/tags/fpga">FPGA</a></div><div class="field-item even"><a href="/tags/%E5%B5%8C%E5%85%A5%E5%BC%8F%E9%80%9A%E7%94%A8%E8%99%95%E7%90%86%E5%99%A8">嵌入式通用處理器</a></div><div class="field-item odd"><a href="/tags/%E5%84%B2%E5%AD%98%E5%8A%A0%E9%80%9F%E7%A1%AC%E9%AB%94">儲存加速硬體</a></div></div></div>
