赋能计算无处不在,存储行业的新变革:数智存储与计算创新
作者 | Arm物联网事业部业务拓展 副总裁 马健2023-01-05

近年来,我们见证了5G、云计算、边缘计算等技术的显著进展,也对万物智能、自动驾驶、Web 3.0、元宇宙等新兴技术的应用充满了期待。而所有的这些,归根结底都离不开对海量数据的存储与分布式实时处理。据分析调研机构IDC预测,被创建、获取或复制的数据量在2025年将达到惊人的175 ZB。当今从云到端数据量的激增,数智化的加速以及包括消费电子、网络通讯、物联网、汽车电子等下游应用需求的强劲增长,对各类存储设备和处理分析的需求量都大大提高,并对存储的性能、可靠性及安全性提出了更为严苛的要求,成为整个行业亟需解决的一项挑战。在此背景下,数智存储与计算创新的重要性正日益凸显。

计算的创新应用让存储更加智能

在新冠疫情的影响下,数字化转型和自动化正加速发展,以实现高效的远程工作。与此同时,为了在这种新形势下推动业务拓展、创新并提升用户体验,全球企业也愈发重视加强以数据为中心的关键基础设施建设,其中也包括计算基础设施。新兴的计算存储凭借近存储数据处理、减少数据搬运等特点,使数据中心、边缘服务器、物联网设备、汽车和其他数据密集型设备变得更实时、更高效、更安全。

计算存储使得在存储数据的地方直接进行数据处理成为可能,并可以让存储设备更加智能。这种方法减少了大量数据向外部处理设备的传输,同时也带来了包括减少时延和带宽使用、提高安全性和节能等在内的诸多益处。与此同时,为让数据不仅仅在云,甚至在物联网、机器学习、边缘计算等各领域都能实现其应有的价值,将产生的数据分析处理成有意义的洞察至关重要,而数据分析的速度和效率有赖于数据处理系统的架构。

ScaleFlux是一家致力于通过计算存储战略,推动存储应用创新的公司。在我与ScaleFlux联合创始人兼首席执行官钟浩的一次交谈中,他提及:“过去几年,可计算存储一直都在一个探索阶段,通过FPGA来验证应用场景的收益和有效性。现在我们即将迎来基于ASIC和Arm处理器集成的芯片,作为大幅度加速可计算存储产品的规模化部署。”

产业积极拥抱数智存储

鉴于由Arm技术驱动的计算应用范围越来越广,Arm预计未来全球100%的共享数据很快将会通过Arm技术进行处理。在存储领域,多家Arm的存储合作伙伴也正在积极拥抱数智存储,带动市场的创新变革。

英韧科技CEO吴子宁表示:“在数字经济不断深化,数据量激增的年代,数据基础设施对存储设备的吞吐量、性能、可靠性和更新迭代速度都提出了更高的要求,英韧科技始终专注于存储技术和数据处理系统,通过自主研发助力各个垂直产业的创新应用发展。Arm是英韧科技紧密的合作伙伴,在已实现批量部署的PCIe 4.0控制器Rainier系列中,我们选用了成熟可靠的Arm处理器,并率先在雷克沙、威刚等头部品牌客户实现量产,为英韧夯实了核心竞争优势。英韧科技很高兴能与Arm合作,在底层技术层面为我们解除后顾之忧,让我们可以专注于产品的性能提升,聚焦各种差异化创新,提高产品迭代速度。”

“慧荣科技作为经验丰富的NAND Flash主控芯片全球领导者,以全方位产品线为中国超大规模数据中心提供高性能SSD,同时也为工控、商用和车用市场提供定制化、小尺寸的单芯片SSD解决方案。我们与Arm保持着长期的合作伙伴关系,由于Arm广泛丰富的处理器产品,以及其具备的高扩展性,特别符合我们面向多重应用领域与各种产业阶段的多样化需求。”慧荣科技市场营销暨研发资深副总段喜亭说道,“我们最新的MonTitan™高性能和可定制化编程的PCIe Gen5 SSD平台,就是搭载Arm Cortex-A55应用处理器与Arm Cortex-M33微控制器,依托Arm架构的强大生态,为最具挑战性的数据中心和企业SSD存储应用提供可性能扩展和最符合现代创新技术,拥有高度灵活性和可定制化编程功能,满足未来标准要求。我们期待双方在未来能共同为存储产业赋能更多创新应用。”

ScaleFlux近期全新发布了搭载Arm应用处理器的CSD 3000,这是业界第一款完全基于自研ASIC(即不再使用FPGA),全面兼容标准NVMe,并具备规模化量产的可计算存储SSD。钟浩进一步补充:“与Arm技术合作是一个多维度综合考虑后的选择。首先,从用户生态的角度来说,大多数的SSD厂商此前都是基于Arm架构来开发固件,这对新产品的导入以及固件的移植做了很有利的铺垫。其次,从产品和工具链成熟度来说,Arm处理器具备了优异的稳定性和可靠性。最后,从技术的支持和演进来看,我们十分赞赏和期待Arm在此领域长期、持续的投入。ScaleFlux很高兴能与Arm合作,携手为行业带来突破性的产品。通过Arm架构的采用,我们得以在SSD性能、时延和成本优化方面达到显著的提升,为我们的客户和合作伙伴实现降本增效、优化TCO的目标。”

在专用处理能力驱动各项应用性能提升的同时,Arm推出了Cortex-R82,这是专为智能存储和计算存储量身定制的处理器,可以更好地支持高密度闪存、PCIe Gen5/Gen6接口、近存储计算,并使用ML等新技术使存储更智能。而得一微电子作为国内领先的存储控制芯片厂商,优先采用了Arm Cortex-R82,因为他们深知Cortex-R82的超低延迟和持续稳定的高性能将在其面向云、企业和汽车市场以及基于PCIe Gen5的下一代SSD控制器中发挥至关重要的作用。随着Arm与得一微电子合作的持续深入与共同探索,Cortex-R82在数智计算存储领域的创新应用值得期待。

数据安全为存储行业保驾护航

随着存储与计算走出数据中心和家庭,遍及全球甚至宇宙的各个角落,物理安全很多时候难以提供最佳保护。同时,随着数字化转型的深入,数据隐私和数据泄露的预防也变得至关重要。数据量越大,分布越广,安全保障的重要性也就越大。可以说,有数据安全才有数据的未来。无论数据是在静止、传输还是使用中的状态,确保数据具有足够的机密性、完整性和可用性,需要整个信息和通信技术堆栈的协同努力。

横贯云、边、端的Arm架构将很快触及全球几乎所有的共享数据,这为Arm广大的合作伙伴创造了前所未有机会,也使他们更加依靠Arm的安全架构、工具和可信赖的生态系统,将变革性的安全体验带到数据和计算所触及的每个角落。

在Arm架构演进的过程中,对安全的重视程度以及对安全的支持都是与日俱增的。Arm支持安全生态系统的方式十分丰富,例如:

  • 包括Arm与志同道合的伙伴共同创立的PSA Certified安全认证体系;

  • 以安全为导向的产品创新理念,确保敏感数据在隔离、可信的环境中存储、处理和保护;

  • 检测和防止内存损坏 (memory corruption)、增强加密支持,以及通过微架构内置防御来减轻侧信道攻击 (side-channel attacks)。

Arm架构赋能存储行业未来

展望未来,万物智能、自动驾驶、Web 3.0、元宇宙、数字化等所带来的不断增长的高价值数据集为存储行业带来了激动人心的发展机遇,但随之而来的日益复杂的工作负载也意味着存储驱动必须建立在可靠、安全和高效的平台上,这也让Arm架构成为了不二之选:

  • Arm拥有丰富的经量产验证、高性能、高可靠、高能效的处理器,系统IP和工具产品组合,广泛覆盖各类存储应用的需求;

  • Arm在机器学习、矢量计算、安全、自定义指令和CXL方面的重点投资,持续赋能下一代计算和存储的创新;

  • Arm始终坚信客户至上与生态的重要性,不断加深与全球最大的生态系统的合作,帮助客户实现快速、简单且具有成本效益的产品开发。

当然,存储控制器芯片需要的不仅仅是处理器,为了进一步简化存储控制芯片设计,Arm提供了丰富的系统IP,包括互连、mesh网络、中断控制器、MMU以及物理IP。同时,Arm持续在CXL等产业联盟,推动存储接口发展,打破内存密度和带宽瓶颈的限制。对于存储固件和软件开发,Arm为客户提供业界最佳的软件开发工具来简化开发流程,从而加快开发周期。相信以全方位、高性能、高可靠、高可信的处理器和系统IP技术组合为基础,以强大的生态系统和开发社区的高度认可为后盾,Arm能够不断赋能合作伙伴挑战创新极限、构建最优化的系统,从而成为创造差异化价值的力量源泉。

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