冯丹教授：近数据处理新型盘框等技术创新，加速数据中心向Diskless架构演进
我要评论日前 ，冯丹在中国深圳举办的教授近数据处技术加速s架进第20届华为全球分析师大会 ，长江学者特聘教授、理新华中科技大学计算机科学与技术学院院长冯丹对数据中心Diskless架构及近数据处理发展趋势做出了权威解读 ，型盘向为传统云存储、创新大数据等计算域和存储域不完全分离造成的数据资源浪费，提出了一个新的中心技术解决方向 ，帮助云和互联网数据中心降本增效 ，构演实现数据中心高质量演进。冯丹
冯丹教授提到 ，教授近数据处技术加速s架进传统存算融合架构下 ，理新企业通常采用应用与本地盘耦合的型盘向服务器一体化架构，存在存力效率低 、香港云服务器创新无效数据迁移 、数据资源浪费等典型问题 ：
1）计算域和存储域未彻底分离 ，中心仍各自存在独立的本地存储 ，往往按照最大容量预设配置 ，存力利用率低；
2）采用通用算力进行数据处理 ，IO效率低，存储域仍以CPU为中心 ，存取性能无法充分发挥；
3）数据从盘到计算域CPU,需要8次以上数据搬迁 ，无效搬迁带来了网络和算力资源的浪费；
4）在存算融合的上千节点大规模集群中 ，算力 、容量空间配比无法均衡 ，扩容时需要额外迁移数据 ，不仅带来现有业务风险 ，源码库还会浪费投资；
5）数据爆发增长 ，面向结构化数据的数据缩减策略不完全适用于非结构化场景 。
随着算力多样化、高性能网络和存储介质的发展 ，数据中心架构从以CPU中心朝着以数据为中心的Diskless架构演进 。Diskless架构下，单一CPU算力发展到GPU 、DPU、XPU等多样算力 ，算力效率得以充分发挥；网络从IP 、NOF发展到高通量的CXL，为算力和存力等硬件解耦奠定了基础；存力也从传统HDD到SSD ，免费模板性能 、功耗实现全面提升。在Intel 、华为 、KIOXIA、阿里云等业界芯片 、存储 、云和互联网厂商的积极推进下 ，Diskless架构借助专用DPU/IPU等数据处理芯片和OceanDisk等专用存储模块 ，进一步提升数据处理和存储的效能，充分调动数据中心资源 。
冯丹教授表示，资源池化共享的Diskless架构应具备以下关键技术 ：
1）网存协同 ，模板下载DPU硬件卸载加速 ，数据高效协同处理。通过DPU等专有数据处理模块 ，使服务器CPU全为应用服务 ，基础设施与应用任务解耦 ，将VirtIO 、NVMe-oF等CPU计算效率低任务转移到DPU的专用加速器执行 ，实现资源弹性扩展。
2）数控分离+IO直通 ，实现控制流与IO流分离 ，IO直通到存储介质 ，进一步提升存储效率 。通过数控分离 ，可达到极致IO访问时延 ，通过存储域IO读写数据流与IO控制处理的高防服务器分离，使得读写IO直通到存储介质中 ，减少IO处理路径 ，降低处理复杂度 ，极大提升存储域访问性能 。计算域则可以借助DPU bypass CPU ，减少数据拷贝开销 ，提升IO访问性能 。
3）盘控协同 ，盘芯片与控制器芯片配合 ，提升集成度 ，达到最佳成本和能耗 。盘控协同技术的关键是要实现高性能、低成本的建站模板大盘 ，通过硬件对盘控系统内的算法进行加速 ，比如利用FPGA实现FTL/DIF/在线压缩/加密/EC/GC等硬化 ，提升性能；盘内和框内的各类驱动和缓存层合一 ，实现盘框一体 ，构建极致成本和能耗的大盘存储 。
4）算子卸载 ，EC、数据缩减等算法通过硬件卸载到存储端 ，实现近数据处理。通过计算语义的卸载 ，存储直出语义接口 ，主机侧软件栈打薄，减少80%的IO交互次数 ，实现对整系统的CPU和网络带宽节省。同时 ，在大数据/数据仓库场景 ，可以利用引擎的下推接口，下推谓词和投影等运算操作到存储资源池 ，减少无效数据的搬移 。
冯丹教授表示 ：“从技术趋势来看 ，高性能异构算力 、高速网络、大存力新型盘框 、算子卸载等技术的发展，带来了数据中心架构的变革 ，加速了以CPU为中心的耦合架构走向彻底存算分离 、资源池化共享的以数据为中心的Diskless架构 ，这种架构进一步简化了数据中心基础设施构建 ，能够实现存力和算力资源的集约高效发展 ，已经成为大规模数据中心发展的重要技术趋势 。”
华为去年发布的OceanDisk智能盘框产品 ，是一个标准的大存力新型盘框产品 。OceanDisk通过NoF+高速网络连接Diskless服务器 ，实现计算和存储独立弹性扩展 ，帮助客户提高资源利用率，机柜空间和设备功耗分别降低40%；内置FlashLink®智能盘框协同算法等软硬结合技术 ，带来最大250万IOPS ，50GB/s带宽的高性能；依托华为多年存储研发实力，OceanDisk智能盘框提供硬盘亚健康管理 、智能慢盘优化等技术 ，保持大规模数据中心10万级硬盘的性能稳定 ，大幅降低运维难度 。OceanDisk作为业界首个面向Diskless架构的新型盘框 ，将以高性能 、高可靠 、绿色集约重新定义下一代云和互联网数据中心存储架构。
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