2019年回头看，英特尔要如何突破存储瓶颈？

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作为数据存储基础设施领域近年来的一大创新，在2019年，英特尔傲腾在更多场景下普及和落地了。2019年12月，在中国数据与存储峰会上，英特尔中国区非易失性存储事业部总经理刘钢为2019年的非易失性存储在中国的发展做了一个总结，并宣布2020年将发布新一代的傲腾。

英特尔中国区非易失性存储事业部总经理刘钢

在笔者看来，2019年英特尔基于傲腾的创新存储方案已经有了越来越多的应用案例，创新方案在一些有较高创新热情的企业中率先落地，创新所带来的价值在行业非常具有代表性，2019年中国存储峰会的现场，英特尔展台前人头攒动，许多人对于傲腾存储都表现出了兴趣。2020年随着更具竞争力的新一代方案推出后后，势必将进入加速发展的阶段。

存储堆栈的性能和容量鸿沟

英特尔反复提及的金字塔是从DRAM到3D Xpoint（傲腾使用的介质），再从NAND到磁盘（磁带）组成的。从上到下容量越来越高，单位成本越来越低，但性能越来越低。

首先从容量来看。在数据量飞速增长的时代，NAND容量也在飞速增长，NAND SSD的应用场景开始挤压磁盘的发展空间。遗憾的是，DRAM容量的增长步伐远远落后，这使得DRAM到NAND之间的容量鸿沟越来越大。

从SLC到QLC，延迟不断提升

从SLC到QLC，吞吐带宽不断下降

除了容量以外，更严重的是性能问题。从MLC到TLC再到QLC，NAND容量增长的过程中时延不断加剧，而且，在现有的带宽限制下，单位空间占用的带宽会减少整体的性能会越来越低。

刘钢还总结了数据缓存上下层分层的一个现象，在实际应用中，一个存储层90%的时间都只访问10%的数据，作为最佳实践，需要将10%的数据放在性能更高的介质上，这就是存储分层之间的大致关系。

如今应用系统中需要靠近CPU的数据也越来越多，DRAM的容量增长速度太慢，使得现有的存储架构分层系统出现鸿沟，系统整体性能的提升受到了存储架构的限制，存储是瓶颈。

英特尔如何突破存储瓶颈

当DRAM和NAND的层级关系不符合分级存储规则时，业内出现了许多方案来进行应对，有的在用SLC模拟成内存，英特尔傲腾则用创新介质打造了近似内存性能的方案，在DRAM和NAND之间加入一个层级。

伴随数据量的增长，存储首要任务就是提升容量。在容量的演进道路上，由于DRAM是平面结构，增长方式受限，容量龟速增长，而3D Xpoint（傲腾的介质）其实跟3D NAND更像，都可以通过堆叠技术提升容量和密度。

3D NAND的堆叠技术方案有两大派系，一种是浮栅技术（Floating gate），另外一种是电荷截取技术（Charge Trap）。浮栅技术的上下单元之间是分离的，而电荷截取技术上下层之间是连通的，当两者都是几十层的水平时，差异不大，当变为几百层之后，电荷截取技术的上下电荷之间会发生串扰，随着时间的推移，电子流失会造成数据不可靠。

浮栅技术方案在数据可靠性方面的优势

浮栅技术虽然工艺更复杂一些，但是在数据保留方面更可靠一点。在NAND层数越来越高的时候，浮栅技术更有优势，英特尔采取的是浮栅技术方案，也就是说可以把3D NAND做到更高层，实现更高的存储密度。

现如今的第一代3D XPoint（傲腾的介质）架构，中间有两个Deck。刘钢介绍说，明年第二代3D Xpoint中将采用堆叠技术放置4个Deck。这是3D Xpoint的容量增长策略，傲腾可以像3D NAND一样持续不断演进，第三代3D Xpoint着重在性能上进一步优化。

英特尔基于傲腾的创新是有长远且清晰的Roadmap的，这种Roadmap可以给用户充足的信任感，相信英特尔会持续投入，相信傲腾有未来，这对于企业级用户来说非常重要，创新绝非一时兴起，是要持久投入长远布局的。

多种多样的傲腾落地方案

在实践中，英特尔傲腾分为两种应用类型，一种是当做内存用，性能略逊于DRAM，但价格比DRAM便宜，可部分替代内存。一种是用作SSD，但延迟比NAND SSD低，而且耐久性比NAND SSD要高很多。

傲腾技术首先在互联网公司落地：

比如百度把英特尔傲腾固态盘+英特尔QLC SSD的方案用在了智能云平台上，打造了高性能的全闪解决方案，IOPS更高而且更稳定，为AI、高性能计算提供统一接口的对象存储服务，令人惊叹的是，TCO还降低了60%。

比如阿里把PolarDB的Journal放在傲腾SSD上，大幅提升了PloarDB的数据库性能表现。

比如快手用了傲腾持久内存来支撑Redis方案，将内存扩展到TB级，整体方案性能不减（与纯DRAM方案相比），但成本有大幅下降。

随着应用的深入，一些应用挖掘到了傲腾持久内存的非易失性，使得一些大型应用的故障恢复时间从原来几个小时变成几分钟。在快手，在中国电信的系统应用中得到了体现。

中国电信四川ABM系统中使用傲腾固态盘来保证REDO数据的高并发、大数据量、响应速度高要求的特性。

在海鑫科技掌纹识别系统中，傲腾持久内存部分替代了内存存储池存储比对样本，用更有成本优势的傲腾持久内存方案打造了不逊于原有DRAM方案的内存池。

傲腾的应用案例还有很多，用户对傲腾的应用其实可以分两类，一种是单纯的替换硬件，一种是在替换硬件的同时也对应用做针对性的优化和修改，为了帮助用户用上傲腾，英特尔还推出了一些免费软件，比如在加速青云NeonSAN时，在傲腾固态盘的基础上使用了一个叫iCAS的缓存加速软件，自动识别冷热数据后进行分层。

从媒体的视角来看，非常多的行业已经成功部署了傲腾创新存储方案。刘钢也表示，目前英特尔正在全球范围内与合作伙伴密切合作打造生态。

在中国市场上，我们看到英特尔与浪潮联合开发内置了傲腾的软硬一体化Ceph分布式存储解决方案，不仅大大降低用户使用傲腾的门槛，性能与容量与没有傲腾的方案相比均有明显提升。英特尔双端口NVMe SSD——DC 4800X有双控高可用设计，被视为打造高可用存储方案的有力武器，全球范围内包括戴尔易安信的PowerMax，在中国，浪潮在中端存储AS5000G5中也都在使用。

当然，英特尔的存储创新方案不只傲腾，在NAND方面也在引领行业，最近还发布了96层的QLC 3D NAND产品——665p，这显示了英特尔在工艺研发制造上的优势，在企业级应用上，金山云的CDN服务器中使用了英特尔QLC方案，配合最新的至强处理器，使得单台设备的服务能力提高了四倍，TCO也有显著降低，QLC的使用开创了CDN行业的先例。

结语

既有傲腾也有3D NAND，英特尔的存储战略还是非常全面的，从遍地开花的应用案例中可见，2019年的英特尔在突破存储的瓶颈上成果显著。

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申耀的科技观察，由科技与汽车跨界媒体人申斯基（微信号：shenyao）创办，16年媒体工作经验，拥有中美两地16万公里自驾经验，专注产业互联网、企业数字化、渠道生态以及汽车科技内容的观察和思考。