StoreServ的ASIC架构师必须面向未来做出决断

StoreServ机架图

StoreServ阵列采用特殊硬件，即一套ASIC来加速存储阵列操作，而且其每代阵列都会在这方面进行重新设计。目前的设计为第五代。

作为惠普企业业务公司研究员兼StoreServ架构师，Siamak Nazari当下主要负责第六代ASIC的设计工作。

每代ASIC设计往往需要效力五年左右，这意味着Nazari必须要着眼于未来可能出现的需求，同时考虑存储阵列介质、存储阵列软件以及主机访问需求等实际条件，猜测从2018年到2023年间第六代ASIC会面临怎样的具体考验。

Nazari与硬件团队协同设计这款ASIC芯片。在惠普企业业务公司的存储业务运营工作中，它归属于由Vish Mulchand领导的系统定义存储业务，而这位上司则直接向惠普企业业务公司存储业务负责人Manish Goel报告。

Patrick Osbourne负责运营软件定义存储部门，同样向Goel报告。而Goel则向惠普企业业务公司企业级系统业务负责人Antonio Neri报告。

第五代ASIC已经由纯磁盘与混合闪存/磁盘设计向全闪存方向迈进，其能够极大降低存储介质的访问延迟。Nazari假定后NAND时代存储介质又会出现一轮变革，例如电阻式RAM（简称ReRAM）、忆阻器类存储方案、3D XPoint以及STT-RAM（即自旋转移力矩RAM）与PCM（即相变存储器）等等。ASIC需要涵盖这些技术成果，从而实现更低的延迟--而不再像NAND时代那样主要关注使用寿命。

Nazari指出，惠普企业业务公司目前比较看重XPoint以及ReRAM。他表示，惠普企业业务公司与SanDisk（目前已经归属于西部数据）间的合作关系仍在继续，相关产品应用于惠普的服务器方案当中。因此，他认为采用ReRAM以及XPoint介质的惠普服务器将能够在采用DIMM实现形式的情况下实现次微秒级访问延迟。他同时解释称，NVMe over Fabrics类型的网络能够实现更低网络延迟，同样能够有效提升该阵列的性能表现。

在他看来，StoreServ阵列拥有六大主要元素，具体包括服务器主机访问、主机-阵列通道（一般采用光纤通道）、配合ASIC的阵列控制器、控制器-介质通道以及阵列的介质驱动器。图一所示为各元素间的协作关系。

他认为，目前控制器与存储介质间的对接通过采用光纤通道与SAS，未来两到三年内NVMe形式将逐渐普及。Nazari能够在ASIC领域自由创新，他表示其已经拥有内置存储语义并能够假设单一系统域。XPoint SSD的访问延迟应该在10微秒左右，低于NVMe NAND的60到100微秒。SAS的引入将额外增加10到20微秒，但其拥有NVMe所不具备的、经过良好定义的错误处理协议。在他看来，SAS的延迟水平已经可以令人满意，而协议的可靠性也要高于NVMe。

图一：StoreServ阵列总体示意图

Nazari宣称，第六代ASIC将针对NVMe进行优化。他关注的是各类数据服务（包括快照以及复制等）需要具备与第六代ASIC相匹配的延迟水平。他着眼于CPU周期与IOPS，并指出3PAR阵列通常只需要占用相当于竞争对手阵列产品一半的CPU周期或计算核心数量，这主要是由于拥有每秒800 MB传输带宽的ASIC能够作为存储协处理器起效。

他表示，至强核心的传输带宽为每秒150 MB。

在第五代ASIC StoreServ阵列当中，各控制器会耗费大量时间等待锁定，而他希望在新一代方案中降低这方面时间。方法之一就是向硬件添加更多队列，其数量甚至超过核心数。另外，惠普企业业务公司还与各HBA供应商开展合作，包括QLogic、Emulex、LSI等等，希望立足于其适配器产品实现阵列队列添加。这项倡议独立于特定光纤通道标准之外，例如每秒16 Gbit与每秒32 Gbit。

服务器与介质驱动器间的整套数据访问路径必须实现进一步提速，同时支持NVMe驱动器与NVMe架构，其中ASIC帮助各控制器更好、更快地完成处理任务。被Nazari设定为关注目录的NVMe over Fabrics规范正在不断演进，而后NAND时代下的首款XPoint SSD预计将在今年年底推出，XPoint DIMM也将在2017年年内亮相。

如果Nazari和他的同事们能够顺利完成工作，那么第六代ASIC StoreServ阵列将完美支持后NAND时代下的各类存储介质与NVMe架构，同时继续在不具备硬件（与固件）加速机制的商用阵列上拥有良好表现。作为老牌阵列供应商，惠普企业业务公司并不打算放弃其对外部阵列业务的关注；事实上，他们希望推出更为强大的第六代ASIC并为其阵列产品提供有力推动。