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阿里巴巴平头哥发布旗下首颗SSD主控芯片镇岳510

news-belong-1.png发布时间:2023-11-20 10:24:57
news-belong-.png发布者:晨轩科技
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存储是电子系统必不可少的功能单元,特别是伴随着数据价值的不断提升,高性能大容量存储的价值逐渐与计算能力并驾齐驱。特别是随着数据安全变得越来越重要,存储单元的数据安全成为众多云服务厂商无法回避的话题,存储单元的主控芯片就是提升存储安全性最关键的半导体器件。


在半导体细分领域中,存储单元主控芯片是国产化率相比比较高的产品类别,从USB Flash存储到传统的磁盘主控,甚至最新的SSD主控,国内厂商逐渐成为市场应用的主流,并且成功迫使曾经的存储主控芯片巨头Marvel从中国市场仓皇而逃。随着大规模云计算和人工智能应用的普及,对存储器的容量、体积和读取速度提出了更高的要求,从而导致传统的磁盘式存储已经被SSD存储所取代。SSD主控芯片作为SSD的大脑,负责主机交互、协议解析与执行、数据读写、数据纠错、数据管理、后台任务、带外管理,SSD的功能、性能与可靠性均由其实现。伴随着国内大规模数据中心不断扩建,算力提升的同时对数据存储单元的要求与日俱增。因此面向云计算的国产SSD主控就变得越来越具有战略意义。


云计算时代,算力、存力和网力共同构筑了云服务的基础,特别是随着智能云服务的广泛应用,包括存储容量和读取速度等指标在内的存力成为诸多应用深化发展的瓶颈,面临着包括超高的读写吞吐能力、复杂工作负载情况下的稳定时延、更高的单位面积存储密度以及更优化的读取功耗等挑战。这其中,SSD主控芯片的性能和对存储单元调配的优化程度直接决定了存储系统迎接上述挑战的关键所在。


近日在阿里云云栖大会期间,阿里巴巴平头哥发布旗下首颗SSD主控芯片镇岳510,镇岳510支持先进的PCIe 5.0接口,支持DDR5.0技术,内置玄铁910 RISC-V多核CPU,采用平头哥自研紧耦合芯片架构,对SSD任务进行高度抽象,可固化任务硬化为加速算子以提升性能,FTL关键任务则运行于玄铁910CPU以保持灵活性。该芯片为云计算场景深度定制,实现4μs超低时延,比业界主流降低30%以上 ,误码率低至10的-18次方,比业内标杆领先一个数量级。镇岳510将率先在阿里云数据中心部署,可应用于AI、在线交易、大数据分析、高性能数据库、软件定义存储等业务场景。


作为面向服务器级应用的SSD主控,数据吞吐能力一定要强,镇岳510每秒可处理高达340万笔IO,相当于1万块高性能HDD的性能总和。此外,存储读取是数据中心的耗能大户,镇岳510拥有极高的能效比,每瓦功耗可提供42万笔IO访问。镇岳510内置创新的IO自动化处理机制,前端IO解析与处理,由专用硬件模块自动完成,实现了业界领先的超低的时延(4μs),可以带给应用极佳的体验,比业界SSD降低30%以上。不仅如此,镇岳510芯片内实现了IO/SYS/GC的全链路隔离,极大的降低这些任务之间的相互干扰,提供了既低又稳定的时延表现。除了这些基本的强大硬件性能之外,镇岳510内置了平头哥自研的高性能LDPC纠错算法,编码效率逼近香农极限,同时ErrorFlow相比业内SSD更优一个数量级;同时借助平头哥自研闪存电压预测算法,可以在各种闪存的不同工况、寿命、温度等条件下,准确预测闪存电压漂移,进一步降低LDPC解码器的输入误码率。


镇岳510不仅具备更强存力、更高可靠等特点,还通过为云定制,带来更优秀的存储体验。镇岳510完美实现了ZNS协议(通过将盘内FTL层上移至存储系统,达到了存储系统与闪存特性的完美匹配),通过灵活的硬件表项加速保持了高IO性能,而Zone分区状态则交由玄铁910CPU维护,保留了对新协议的灵活性。此外,镇岳510定制了Last Sector 随机写功能,实现了小报文的多次反复下盘,简化了ZNS的应用难度。镇岳510在支持NVMe标准的SQ调度机制的同时,额外定制了基于IO粒度的优先级调度机制,允许系统按IO打标,优先级种类多达8级,结合云存储系统,能够更好的保障延迟敏感型业务的服务质量。此外,镇岳510以IO为粒度,遵循上层存储语义进行校验,补齐了整个存储系统的数据链路校验的最后一环。不仅如此,镇岳510还支持以存储语义对内部数据进行后台巡检,而无需再读出至服务器,节省了宝贵的PCIe带宽、服务器内存带宽与CPU算力。


过去5年,平头哥已推出多款算力芯片,其云原生处理器芯片倚天710已在阿里云数据中心规模化部署,算力性价比提升超30%,已服务数千家电商、短视频、在线教育等领域客户。此次镇岳510的问世,意味着平头哥的芯片产品家族从算力扩展到了存力领域,进一步为云计算行业提供高性价比的技术底座。