云存儲(chǔ)步入微秒時(shí)代

郭濤

我去成都基本都是為了工作，所以一直沒機(jī)會(huì)體驗(yàn)他人口中愜意的成都“慢生活”。據(jù)說，熱愛生活的成都人在罕有的出太陽的日子里，不惜放下手中的工作，也要呼朋喚友地去曬太陽、喝茶、打麻將……

與聽來的成都“慢生活”不同，我出差時(shí)在成都看到的多是在各種科創(chuàng)園區(qū)里行色匆匆的年輕人的身影。又有誰留意過這“慢生活”背后的緊張與忙碌？

眾所周知，成都是很多國內(nèi)外知名企業(yè)重要的研發(fā)基地，因?yàn)檫@里高校林立、人杰地靈，而且這里的人有種與生俱來的堅(jiān)韌不拔的精神。

華為全球存儲(chǔ)研發(fā)的大本營就設(shè)在成都。7月2日，乘著“成都·選擇不凡——華為云城市峰會(huì)2019”召開的東風(fēng)，華為云存儲(chǔ)All-Flash戰(zhàn)略正式發(fā)布，全新一代極速IO云硬盤也同時(shí)亮相。

微秒時(shí)代已來

大容量、高性能、低成本，這應(yīng)該是與存儲(chǔ)緊密捆綁的幾大核心關(guān)鍵詞。全新一代極速IO云硬盤的發(fā)布，是華為云存儲(chǔ)All-Flash戰(zhàn)略落地的關(guān)鍵一步，也標(biāo)志著華為云存儲(chǔ)從毫秒時(shí)代正式邁入微秒時(shí)代。

作為云存儲(chǔ)微秒時(shí)代的“代言人”，華為云極速IO云硬盤的表現(xiàn)可圈可點(diǎn)、名副其實(shí)：時(shí)延低至50μs～100μs，具有4GB/s帶寬和高達(dá)100萬IOPS的性能，能夠滿足結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)庫、半結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)庫和ELK分布式日志應(yīng)用，以及流處理等諸多應(yīng)用場(chǎng)景對(duì)性能的極致要求。

在古龍的武俠小說《小李飛刀》中曾這樣描寫小李飛刀：例無虛發(fā)，只出一刀，無人能擋，只因天下武功無堅(jiān)不摧，唯快不破。如今看來，存在于武俠小說中的“唯快不破”，在真實(shí)的存儲(chǔ)世界中同樣適用。Flash閃存對(duì)傳統(tǒng)機(jī)械硬盤的替代也少不了一個(gè)“快”字。

華為全球產(chǎn)業(yè)展望（GIV）報(bào)告顯示，全球年數(shù)據(jù)增量將從2018年的32.5ZB快速增長(zhǎng)到2025年的180ZB。這其中涉及兩個(gè)問題：一方面是數(shù)據(jù)量爆炸性增長(zhǎng)帶來的存儲(chǔ)容量和訪問的壓力;另一方面，當(dāng)前企業(yè)數(shù)據(jù)的利用率只有區(qū)區(qū)10%，數(shù)據(jù)背后的價(jià)值遠(yuǎn)未得到有效釋放。二者之間的矛盾也成了推動(dòng)存儲(chǔ)不斷創(chuàng)新、求變的最大驅(qū)動(dòng)力。研發(fā)出更高性能、彈性伸縮、無限擴(kuò)展、最優(yōu)性價(jià)比的云存儲(chǔ)勢(shì)在必行。

在這次成都城市峰會(huì)上，華為云CTO張宇昕舉例說，隨著人工智能、VR/AR、5G、自動(dòng)駕駛等技術(shù)的快速發(fā)展，應(yīng)用對(duì)云存儲(chǔ)的實(shí)時(shí)處理能力提出了更高的要求。比如，金融風(fēng)控要求延遲在30毫秒以內(nèi);自動(dòng)駕駛則要把延遲控制在1毫秒。其實(shí)，不僅僅是互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用、金融業(yè)務(wù)等需要快速響應(yīng)，就連許多工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用也要求極低時(shí)延。企業(yè)應(yīng)用快速上云，云存儲(chǔ)即刻響應(yīng)，這已經(jīng)是各行業(yè)普遍性的需求，是大勢(shì)所趨。毫不夸張地說，支撐智能世界的數(shù)據(jù)平臺(tái)至少要達(dá)到百微秒量級(jí)，才可能滿足數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)性的需求。那么，存儲(chǔ)性能的瓶頸究竟該從哪里打破？誰又能來引領(lǐng)從毫秒到微秒的飛躍？

5G時(shí)代正加速到來，廣域網(wǎng)傳輸?shù)臅r(shí)延可以控制在毫秒范圍之內(nèi)。也就是說，未來網(wǎng)絡(luò)并不是最大的瓶頸，真正的瓶頸來自于數(shù)據(jù)中心內(nèi)部。數(shù)據(jù)通過服務(wù)端軟件、網(wǎng)絡(luò)、存儲(chǔ)服務(wù)器，最終抵達(dá)介質(zhì)，這一過程就是實(shí)現(xiàn)性能突破的“最后一公里”。進(jìn)入百微秒級(jí)時(shí)代，平均時(shí)延達(dá)4毫秒的機(jī)械硬盤（7200轉(zhuǎn)）成了第一個(gè)被優(yōu)化和顛覆的對(duì)象。相比機(jī)械硬盤，閃存具有更高的性能和20μs的極低時(shí)延。

回想當(dāng)初，從閃存被用于企業(yè)級(jí)存儲(chǔ)的第一天起，人們就已經(jīng)在暢想未來全部由閃存構(gòu)成的云數(shù)據(jù)中心。今天，全閃存的高光時(shí)刻終于到了：從應(yīng)用的角度來看，AI、實(shí)時(shí)分析、高并發(fā)處理等，要求一個(gè)新的以閃存為核心的企業(yè)智能數(shù)據(jù)底座;從存儲(chǔ)技術(shù)本身看，全閃存無論是從技術(shù)成熟度、應(yīng)用優(yōu)化，還是業(yè)務(wù)場(chǎng)景的開拓上，已經(jīng)到了厚積薄發(fā)的最佳時(shí)機(jī);再從云存儲(chǔ)廠商的角度看，以華為云為代表，不僅大力投入全閃存的技術(shù)研發(fā)，從芯片到硬件系統(tǒng)，從算法到存儲(chǔ)軟件，從解決方案到云存儲(chǔ)服務(wù)，形成了全棧能力，而且通過多輪的全閃存普及風(fēng)暴，對(duì)整個(gè)市場(chǎng)、合作伙伴和行業(yè)客戶進(jìn)行了有效的先期教育和培養(yǎng)。全新一代極速IO云硬盤的推出，就像是打開了一道閘門，微秒時(shí)代的數(shù)據(jù)洪流將噴薄而出，勢(shì)不可擋。

“最后一公里”這樣被突破

以全新一代極速IO云硬盤為開端，華為云希望以獨(dú)特的創(chuàng)新技術(shù)產(chǎn)品、接地氣的服務(wù)，打造全新的智能數(shù)據(jù)底座。全新一代極速IO云硬盤的與眾不同之處可以用“2+3”來概括，即“兩個(gè)創(chuàng)新和三個(gè)加持”。

第一“新”，全新的Flash-Native存儲(chǔ)引擎。不要折中，也不要妥協(xié)，為全閃存應(yīng)用而設(shè)計(jì)和優(yōu)化。針對(duì)閃存本身具有擦除壽命、不支持覆蓋寫等限制，全新設(shè)計(jì)的Flash-Native存儲(chǔ)引擎采用閃存友好的數(shù)據(jù)布局，可提升閃存壽命5倍以上，數(shù)據(jù)持久性高達(dá)“11個(gè)9”。據(jù)張宇昕介紹，F(xiàn)lash-Native存儲(chǔ)引擎可支持不同負(fù)載的應(yīng)用，充分發(fā)揮多核調(diào)度優(yōu)勢(shì)，并且保證數(shù)據(jù)讀寫路徑最優(yōu)，從而帶來低于百微秒的時(shí)延與百倍以上并發(fā)訪問性能的提升。

第二“新”，全棧架構(gòu)創(chuàng)新。閃存縱有千般好，但獨(dú)木難支，孤掌難鳴。閃存的設(shè)計(jì)和優(yōu)化是突破口，但整個(gè)架構(gòu)的創(chuàng)新才是最重要、最基礎(chǔ)的保障。華為云通過全棧架構(gòu)的創(chuàng)新實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)IO與控制分離，讓芯片重構(gòu)數(shù)據(jù)讀寫，讓軟件實(shí)現(xiàn)智能調(diào)度。張宇昕舉例說，部分算法被卸載至芯片中，網(wǎng)卡可以直接將數(shù)據(jù)寫入閃存介質(zhì)，從而節(jié)省大約60%的CPU開銷，再配合華為的極簡(jiǎn)網(wǎng)絡(luò)與數(shù)據(jù)中心級(jí)的創(chuàng)新，整體能耗可節(jié)約30%。

“兩個(gè)創(chuàng)新”為華為云存儲(chǔ)提供了一個(gè)更多施展和上升的空間。然而就像火箭的發(fā)射，還需要一級(jí)一級(jí)的助推器，不斷施加動(dòng)力。自研芯片、算法、AI就像是三大助推器，讓智能數(shù)據(jù)底座更快、更穩(wěn)。

華為云All-Flash戰(zhàn)略

下面，我們就來說說“三個(gè)加持”。

第一個(gè)“加持”，全系列自研芯片。極速IO云硬盤因?yàn)橛辛巳A為全系列自研芯片的加持，從“算、傳、存、智”四個(gè)維度增強(qiáng)了數(shù)據(jù)處理全流程。芯片與架構(gòu)緊密配合，充分發(fā)揮了華為鯤鵬CPU在多核、低功耗等方面的優(yōu)勢(shì);同時(shí)，通過高性能智能網(wǎng)卡芯片、SSD存儲(chǔ)控制芯片實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的直接訪問;結(jié)合華為昇騰AI芯片，讓全棧軟硬件聯(lián)動(dòng)創(chuàng)新，并首次實(shí)現(xiàn)了云存儲(chǔ)在芯片級(jí)的深度定制優(yōu)化。

第二個(gè)“加持”，硬核數(shù)學(xué)算法。極速IO云硬盤因?yàn)橛辛擞埠藬?shù)學(xué)算法的加持，將存儲(chǔ)寫帶寬與數(shù)據(jù)重構(gòu)帶寬提升數(shù)倍的同時(shí)，通過自適應(yīng)差量壓縮算法，將數(shù)據(jù)壓縮率提升3倍，通過大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)擁塞控制算法，可以大幅度降低網(wǎng)絡(luò)擁塞的發(fā)生概率，將長(zhǎng)尾時(shí)延降低30%，時(shí)延穩(wěn)定性也更優(yōu)。

第三個(gè)“加持”，AI。極速IO云硬盤因?yàn)橛辛薃I的加持，可以讓存儲(chǔ)“越用越快”。華為云存儲(chǔ)將人工智能技術(shù)融入分布式存儲(chǔ)的全生命周期，可智能識(shí)別用戶業(yè)務(wù)模型，實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)平臺(tái)的自主調(diào)優(yōu)和自我進(jìn)化。借助AI的預(yù)測(cè)能力，可以預(yù)判30天的性能趨勢(shì)，提前14天發(fā)現(xiàn)故障盤并自動(dòng)隔離;AI控制的引入，可以智能預(yù)測(cè)用戶系統(tǒng)的性能趨勢(shì)，并根據(jù)用戶提前配置的自動(dòng)擴(kuò)容等策略完成調(diào)整，保障業(yè)務(wù)平穩(wěn)運(yùn)行。

需要強(qiáng)調(diào)的是，華為云要打造的不僅僅是一系列新的全閃存產(chǎn)品和服務(wù)，而是一個(gè)能夠支撐企業(yè)數(shù)字化的新型智能數(shù)據(jù)底座。因此，華為云的創(chuàng)新不是一個(gè)個(gè)孤立的點(diǎn)，而是一個(gè)面或者說一個(gè)整體，即融“全閃存、全系列、+智能、全棧創(chuàng)新”為一體的戰(zhàn)略布局和規(guī)劃。未來，華為云將致力于讓AI加持的云存儲(chǔ)時(shí)延逼近介質(zhì)的極限，并讓塊存儲(chǔ)、文件和對(duì)象存儲(chǔ)都實(shí)現(xiàn)基于全閃存的進(jìn)化。

其實(shí)，無論在生活中，還是在IT世界中，“快”與“慢”都要辯證地看。以華為云極速IO云硬盤為代表的“快存儲(chǔ)”，也是為了給客戶提供更好的應(yīng)用體驗(yàn)，讓他們有時(shí)間、有心情去享受“慢生活”。這時(shí)，“慢”與“快”就是一個(gè)和諧的統(tǒng)一體了，不是嗎？