重大突破！富士通黑科技“内存扩展技术”助力SSD大展宏图

谁借莪１个温暖的怀抱￠ 2022-06-06 12:06 159阅读 0赞

之前的文章中，我们也提到过，存储界有一个金字塔分布，如下图，DRAM和NAND之间的延迟gap可以达到1000倍级别。这样的情况，会造成一些系统的整体运行性能有所折损。

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在我们的应用系统中，NAND/SSD/HDD等存储介质分布在最底层，也是数据最终的栖息场所。在CPU请求数据后，如果数据在DRAM中，CPU就会很快得到回应，但是如果在NAND/SSD/HDD等存储介质中，CPU就要耐心等待一段时间了。我们对这个等待时间通常没有特别的感受，但是对要求高性能的系统来说，是灾难性的。

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为了解决这个DRAM和NAND之间gap，业内已经找到了SCM(存储级内存)，比如在之前文章已经介绍的3D Xpoint(带着黑科技3D Xpoint，Intel消费级Optane SSD 900P强势来袭)。不过，本文是从另外一个角度解决这个gap。

本文重点要说的就是由富士通(Fujistu)实验室研发的一种由软件控制SSD的内存扩展技术。先来看看，技术设计的简图。

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这个设计有三个核心的模块：

# Data Allocation: #

这部分的算法就是通过软件根据数据的特性决定在DRAM或者NAND进行传输。不过，Fujistu实验室并没有公开数据分类的算法或者依据。小编觉得应该跟NVMe中的Multi-Stream可能比较类似，或者根据冷热数据算法智能分配。

# Flash Control: #

这部分主要分为两块内容。一是通过硬件优化NAND flash的并行操作，以达到实现最佳的带宽体验；二是通过软件实现垃圾回收GC, WL等操作。由于公开的资料有限，小编不太确定，ECC纠错这块是不是也是通过软件实现？

# Hardware Accelerator(HW-ACC): #

这个是硬件加速模块，放置在靠近NAND flash端, 目的就是通过硬件加快CPU与NAND flash之间数据传输的速度。

上面是设计原理示意图，Fujistu实验室也公布设计的成品，长什么样子呢？

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这个SSD基于PCIe 3.0 x8设计，由16个通道，128颗Flash构成，容量达到8TB。成品设计图如下：

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产品设计好了，效果如何呢？ Fujistu实验室在服务器应用方面去验证了他们的设计。

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我们知道，DRAM要比NAND贵很多。采用Fujistu这个方案的目的就是在性能不会大幅下降的情况下，降低运营成本。根据实测的结果，Fujistu提出了DRAM: NAND=13:87的方案，最终在吞吐量只有轻微下降的情况下，成本下降到原来的1/6.

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# 写在最后 #

Fujistu为了解决DRAM与NAND之间延迟gap，研发了一种有软件控制SSD的内存扩展技术，在缓存服务器应用方面，可以大幅度降低运行成本。技术在进步，人类创新不止！

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