入局SSD主控芯片，平頭哥RISC-V鎮岳510賦能云計算

存儲是電子系統必不可少的功能單元，特別是伴隨著(zhù)數據價(jià)值的不斷提升，高性能大容量存儲的價(jià)值逐漸與計算能力并駕齊驅。特別是隨著(zhù)數據安全變得越來(lái)越重要，存儲單元的數據安全成為眾多云服務(wù)廠(chǎng)商無(wú)法回避的話(huà)題，存儲單元的主控芯片就是提升存儲安全性最關(guān)鍵的半導體器件。

在半導體細分領(lǐng)域中，存儲單元主控芯片是國產(chǎn)化率相比比較高的產(chǎn)品類(lèi)別，從USB Flash存儲到傳統的磁盤(pán)主控，甚至最新的SSD主控，國內廠(chǎng)商逐漸成為市場(chǎng)應用的主流，并且成功迫使曾經(jīng)的存儲主控芯片巨頭Marvel從中國市場(chǎng)倉皇而逃。隨著(zhù)大規模云計算和人工智能應用的普及，對存儲器的容量、體積和讀取速度提出了更高的要求，從而導致傳統的磁盤(pán)式存儲已經(jīng)被SSD存儲所取代。SSD主控芯片作為SSD的大腦，負責主機交互、協(xié)議解析與執行、數據讀寫(xiě)、數據糾錯、數據管理、后臺任務(wù)、帶外管理，SSD的功能、性能與可靠性均由其實(shí)現。伴隨著(zhù)國內大規模數據中心不斷擴建，算力提升的同時(shí)對數據存儲單元的要求與日俱增。因此面向云計算的國產(chǎn)SSD主控就變得越來(lái)越具有戰略意義。

云計算時(shí)代，算力、存力和網(wǎng)力共同構筑了云服務(wù)的基礎，特別是隨著(zhù)智能云服務(wù)的廣泛應用，包括存儲容量和讀取速度等指標在內的存力成為諸多應用深化發(fā)展的瓶頸，面臨著(zhù)包括超高的讀寫(xiě)吞吐能力、復雜工作負載情況下的穩定時(shí)延、更高的單位面積存儲密度以及更優(yōu)化的讀取功耗等挑戰。這其中，SSD主控芯片的性能和對存儲單元調配的優(yōu)化程度直接決定了存儲系統迎接上述挑戰的關(guān)鍵所在。

近日在阿里云云棲大會(huì )期間，阿里巴巴平頭哥發(fā)布旗下首顆SSD主控芯片鎮岳510，鎮岳510支持先進(jìn)的PCIe 5.0接口，支持DDR5.0技術(shù)，內置玄鐵910 RISC-V多核CPU，采用平頭哥自研緊耦合芯片架構，對SSD任務(wù)進(jìn)行高度抽象，可固化任務(wù)硬化為加速算子以提升性能，FTL關(guān)鍵任務(wù)則運行于玄鐵910CPU以保持靈活性。該芯片為云計算場(chǎng)景深度定制，實(shí)現4μs超低時(shí)延，比業(yè)界主流降低30%以上 ，誤碼率低至10的-18次方，比業(yè)內標桿領(lǐng)先一個(gè)數量級。鎮岳510將率先在阿里云數據中心部署，可應用于A(yíng)I、在線(xiàn)交易、大數據分析、高性能數據庫、軟件定義存儲等業(yè)務(wù)場(chǎng)景。

作為面向服務(wù)器級應用的SSD主控，數據吞吐能力一定要強，鎮岳510每秒可處理高達340萬(wàn)筆IO，相當于1萬(wàn)塊高性能HDD的性能總和。此外，存儲讀取是數據中心的耗能大戶(hù)，鎮岳510擁有極高的能效比，每瓦功耗可提供42萬(wàn)筆IO訪(fǎng)問(wèn)。鎮岳510內置創(chuàng )新的IO自動(dòng)化處理機制，前端IO解析與處理，由專(zhuān)用硬件模塊自動(dòng)完成，實(shí)現了業(yè)界領(lǐng)先的超低的時(shí)延（4μs），可以帶給應用極佳的體驗，比業(yè)界SSD降低30%以上。不僅如此，鎮岳510芯片內實(shí)現了IO/SYS/GC的全鏈路隔離，極大的降低這些任務(wù)之間的相互干擾，提供了既低又穩定的時(shí)延表現。除了這些基本的強大硬件性能之外，鎮岳510內置了平頭哥自研的高性能LDPC糾錯算法，編碼效率逼近香農極限，同時(shí)ErrorFlow相比業(yè)內SSD更優(yōu)一個(gè)數量級；同時(shí)借助平頭哥自研閃存電壓預測算法，可以在各種閃存的不同工況、壽命、溫度等條件下，準確預測閃存電壓漂移，進(jìn)一步降低LDPC解碼器的輸入誤碼率。

鎮岳510不僅具備更強存力、更高可靠等特點(diǎn)，還通過(guò)為云定制，帶來(lái)更優(yōu)秀的存儲體驗。鎮岳510完美實(shí)現了ZNS協(xié)議（通過(guò)將盤(pán)內FTL層上移至存儲系統，達到了存儲系統與閃存特性的完美匹配），通過(guò)靈活的硬件表項加速保持了高IO性能，而Zone分區狀態(tài)則交由玄鐵910CPU維護，保留了對新協(xié)議的靈活性。此外，鎮岳510定制了Last Sector 隨機寫(xiě)功能，實(shí)現了小報文的多次反復下盤(pán)，簡(jiǎn)化了ZNS的應用難度。鎮岳510在支持NVMe標準的SQ調度機制的同時(shí)，額外定制了基于IO粒度的優(yōu)先級調度機制，允許系統按IO打標，優(yōu)先級種類(lèi)多達8級，結合云存儲系統，能夠更好的保障延遲敏感型業(yè)務(wù)的服務(wù)質(zhì)量。此外，鎮岳510以IO為粒度，遵循上層存儲語(yǔ)義進(jìn)行校驗，補齊了整個(gè)存儲系統的數據鏈路校驗的最后一環(huán)。不僅如此，鎮岳510還支持以存儲語(yǔ)義對內部數據進(jìn)行后臺巡檢，而無(wú)需再讀出至服務(wù)器，節省了寶貴的PCIe帶寬、服務(wù)器內存帶寬與CPU算力。

過(guò)去5年，平頭哥已推出多款算力芯片，其云原生處理器芯片倚天710已在阿里云數據中心規?；渴?，算力性?xún)r(jià)比提升超30%，已服務(wù)數千家電商、短視頻、在線(xiàn)教育等領(lǐng)域客戶(hù)。此次鎮岳510的問(wèn)世，意味著(zhù)平頭哥的芯片產(chǎn)品家族從算力擴展到了存力領(lǐng)域，進(jìn)一步為云計算行業(yè)提供高性?xún)r(jià)比的技術(shù)底座。