AI起飞，国内开启百模大战。当AI模型参数量越来越高，力大砖飞实现了越来越多的智能涌现。

大模型兴起，为行业增添了越来越多的可能性，激发了更多云计算资源需求，大模型与云计算正在成为新世纪的淘金人和卖铲人。但云计算对算力需求越大，也拉升了存力的需求，行业正蓄势待发新一轮存力竞赛。

11月1日，平头哥发布首颗SSD主控芯片镇岳510，标志着它在存力方向，又迈进了一步。

存力也是云计算的关键

云计算也是典型的冯诺依曼架构，即数据从存储设备中取出，通过网络传送到计算单元，运算结果通过网络传输至存储设备中保存。

对云计算来说，算力（CPU、GPU、NPU）、网力（DPU、SmartNIC）、存力（HDD、SDD）三大力量支撑着其发展。

为了满足云上业务的迅猛发展，以CPU为代表的通用算力，以GPU、NPU为代表的的AI算力，以指数级迅速增加；而网络也从25GE、100GE、200GE快速演进，并将进入400GE、800GE时代。而以SSD为代表的存力，同样面临了新的挑战和诉求。

首先，SSD速率制约着AI算力的上限，SSD是计算数据的来源与结果数据的目的地，所以一定需要SSD拥有更强的性能，即更高的读写吞吐速率、

其次，无论是工业应用，还是用户端，都希望拥有极小的延迟，而业务请求通常会被拆分为多笔子请求分散到众多SSD并发执行。任何一块SSD的时延发生抖动，都会造成整个业务请求的延迟。

另外，绿色、减碳不仅是云数据中心的一贯追求，也是整个产业链的最终目标，只有以更低功耗提供更高性能，才能完成市场这种需要，因此提高能效成为SSD重要课题。

最后，在云上存储的东西越多，云计算释放的能量就越高，提高SSD的存储密度，在单块SSD内提供更大的存储容量，可以有效减少所需部署的服务器数量、交换机/路由器数量。

因此，随着云技术进入深水区，云开始与底层芯片全方位融合联合设计，提供更好的用户体验。云栖大会上，平头哥产品总监周冠锋表示，共有三个关键点：

● 一是消除SSD接口税。通过存储软件与NAND特性完美契合，达到数据排布的最优化，后台操作的最小化；

● 二是全链路QoS优化。延迟敏感型与带宽敏感型IO实现了精细化区分处理，提升延迟敏感型IO的SLA；

● 三是智能卸载。可靠性计算卸载至SSD，实现全路径存储语义校验，同时也减轻了服务器主机算力开销。

1枚更比万块强

平头哥如何解决上述存力的需求呢？镇岳510便是平头哥旗下第一颗SSD主控芯片。

SSD包含闪存、主控芯片和固件三大核心技术，所谓SSD主控芯片，就是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，是实现高性能的关键。

参数方面，镇岳510支持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。

那么这样的参数意味着什么？可以从量化指标中直观地感受到产品的优势：

● 镇岳510每秒可处理高达340万笔IO，一枚镇岳510的性能，相当于1万块高性能HDD的性能总和；

● 镇岳510拥有极高的能效比，每瓦功耗可提供42万笔IO访问，以一个部署了10万块SSD的数据中心为例，相比目前主流的PCIe 4.0 SSD，镇岳510在相同的性能下，仅主控芯片即每年节省260万度电，按照一度电排放0.785千克二氧化碳计算，每年可减少二氧化碳排放2千吨。

镇岳510芯片为云定制，带来更优秀的存储体验，从定制化ZNS协议、IO priority、智能卸载三方面做了定制。

首先，定制化ZNS协议方面。

传统系统方案中，SSD与存储系统分离设计。SSD负责底层闪存数据排布，但无存储语义而无法达到最佳排布；SSD负责后台任务，但无法判断最佳启停时机；而存储系统有存储语义却无法排布闪存数据，有最佳时机却无法启停SSD后台任务。上下的割裂给整个存储系统的性能与寿命带来了额外消耗，这被称为“SSD接口税”。

因此ZNS协议被发展出来，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，消减了“SSD接口税”。2021年5月，ZNS协议被收入NVMe规范2.0版本中，并得到了SPDK、Linux以及各设备商的支持。

镇岳510实现了ZNS协议，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。

其次，IO priority方面。

数据请求可以分为带宽敏感型与时延敏感型，不同的请求应予以不同的处理策略，才能达到业务最佳SLA。NVMe规范中制定了以队列为粒度的标准SQ调度机制，但其灵活性较差，对于业务种类复杂、追求灵活可配的云存储系统来说，它并不是最佳选择。

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。

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。

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。

最后，智能卸载方面。

云存储系统的完整数据链路，从计算端开始，通过网络到存储服务器，再通过内部互联到达SSD。为了保障数据的高可靠，全链路应采用语义一致的完整性校验。但NVMe规范只规定了以Sector为单位按照T10 DIF/DIX的校验机制，与存储系统的语义并不相同，因此SSD的校验与存储系统的校验产生了差异。

以IO为粒度，镇岳510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。

当镇岳遇到盘古

镇岳是利剑，盘古是创世之神，当盘古遇上镇岳会发生什么？

阿里云自身技术专家吴忠杰表示，ZNS是实现发展数据中心SSD的关键，它打破了数据中心与SSD的隔阂。

与FDP、标盘相比，ZNS真正解决了问题。FDP解决，NAND的布局，但所有GC策略都在内部完成，其解决问题是与标盘几乎是一样的，因此，通过ZNS SSD提升盘古分布式存储效能，简单说就是做减法提升效能。

阿里云飞天盘古是阿里云统一存储平台，它拥有四个特点：

● 一是高性能云盘达到100万IOPS，引领行业进入微秒是迟存情时代，针对新至存储介质提出了全球领先的技术架构，通过软硬协同的方式优化全链路IO性能；

● 二是海量、大规模，EB级别存储量，万亿级文件数，支持全场景业务，包括单集群规模超过1万台节点的大数据、高性能搜索、海量对象存储、低延迟近盘等业务；

● 三是构建了业内最大规模的RDMA存储网络，降低存储IO延迟；提出创新的网络协议，引领数据中心存储网络技术发展；持续发表顶会论文，2023年，盘古有4篇顶会论文被收录，其中1能评为Deploved System Best Paper，为国内首次；

● 四是掌握内核技术，从飞天第一行化码开始，自研分布式存储系统历经十余年的时间，不断打磨、发展、突破、全栈自研能力，提出并推动ZNS NVMe国际标发展，推进行业发展。

镇岳SSD则为飞天盘古提供了丰富的功能，通过与镇岳SSD的深度协同设计为客户提供极致的数据存储体验。

一方面，镇岳与飞天盘古深度协同设计，提升了数据可靠性、SLA以及存储效能构建了从芯片到系统的全栈自研分布式存储。

另一方面，镇岳提供的ZNS能力与飞天盘古存储引擎协同，增强了云存储的灵活性，推进数据中心往软件定义闪存方向发展。

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100多家电商、短视频、在线教育等领域客户。

近几年来，RISC-V的能力愈加被证实，全世界都看到了RISC-V的潜力，包括更多物联网及高性能器件应用，而它在SSD上也一直也充当着重要角色。

 

早在2018年，西部数据就曾首发基于RISC-V架构的SSD主控芯片。SSD包含闪存、主控芯片和固件三大核心技术，所谓SSD主控芯片，就是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，是实现高性能的关键。

 

此前西部数据使用的主控芯片是Arm处理器，每年使用量超过10亿颗。但众所周知，Arm整体较为闭环，授权费也很贵，可以预见，未来SSD主控会是RISC-V一大市场。

现在，平头哥已从算力逐渐扩展到存力领域，而下一步，存力也将逐渐深入行业，为云提供更强大的性能。