天才少年进华为干什么？扩大存储胜势

​这两天，想必大家都看到了这样一条新闻----华中科技大学两位博士同学，入选华为“天才少年”，年薪高达201万和156万。

华为“天才少年”项目，是任正非去年发起的用顶级挑战和顶级薪酬去吸引顶尖人才的项目。那么，如此优秀的天才少年进了华为，可能会干什么工作呢？据报道，其中一位研究方向为新型存储介质(NVM，SMR)，这里面的NVM指向了NVMe，这正是当下数据中心固态硬盘领域最主要的协议。对于在华为的职业规划，她表示，“希望能让华为的存储类技术受到世界的瞩目。”

答案来了：是专业对口又能发挥特长的存储。那么，华为在存储领域到底现状如何？天才少年们的加入能带来哪些改变呢？

“天下武功，唯快不破”

当前，我国正处在由低端制造业转向高尖端工业化的进程中，产业转型升级已经上升为国家战略的一部分，特别是，今年新基建战略的提出，加快推进新型信息基础设施的建设已经成为大势所趋。存储是新型信息基础设施的重要基石。存储领域技术水平的高低直接决定新型信息基础设施的成色。

历史上，大多数SSD使用如SATA、SAS或光纤通道等接口与计算机接口的总线连接。随着固态硬盘在存储市场上的流行，SAS已成为存储中连接SSD的最典型方式；但是，SAS的设计主要是作为机械硬盘驱动器（HDD）的接口，并随着时间的推移越来越难满足速度日益提高的SSD。随着在存储市场的流行，许多固态硬盘的数据速率提升已经放缓。不同于机械硬盘，部分SSD已受到SAS最大吞吐量的限制。

在NVMe出现之前，高端SSD只得以采用PCI Express总线制造，但需使用非标准规范的接口。若使用标准化的SSD接口，操作系统只需要一个驱动程序就能使用匹配规范的所有SSD。这也意味着每个SSD制造商不必用额外的资源来设计特定接口的驱动程序。NVMe于是应此而生。

NVMe 是什么？它的全称为 Non-Volatile Memory Express，是一种基于非易失性存储器的传输规范，NVMe 规范由包含 100 多家公司在内的工作小组所制定。NVM Express小组去掉了SAS系统中的IO Scheduler和SCSI等复杂的协议层，换成轻量级的NVMe协议，率先实现NVMe的全闪存阵列在性能上表现卓越。

认识了 NVMe 之后，我们看看它到底有什么优势，一个字总结，那就是“快”。

随着5G、云计算、数据中心等新型信息科技的崛起，普通消费者在享受这些高科技便利的背后其实是每时每刻都有海量的数据需要及时存储和读取，正所谓，“天下武功，唯快不破”，存储的速度已经成了第一生产力。在全闪存存储领域，NVMe正在让这种“快”得以实现。形象地来说，NVMe 的出现解决了 SSD“肚子大” “有货” ，却“吐得不够快”的问题。

华为已经后发先至

接下来的问题是，华为目前在存储领域，特别是NVMe方面的实力如何呢？

传统的SAS协议是为机械硬盘设计，复杂的系统架构、过多的协议解析、有限的队列并发能力，这一切都成为限制SSD能力充分发挥的瓶颈。

SAS与NVMe整体对比

要比较 NVMe 和 SAS，一个简单方法是将它们看作赛车道，因为它们都是用于将数据从固态硬盘传输到 CPU 的路径。固态硬盘是存储界的一级方程式赛车，而机械硬盘则更像老爷车。固态硬盘的最快速度取决于所用赛道。如果将一级方程式赛车放在赛车道 (NVMe) 上，它将发挥全部潜力，但如果在满是砂石的老泥路 （SAS) 上驾驶，则需要放慢速度。

如上图性能数据所示，在4KB访问粒度下，NVMe SSD和15K转速磁盘相比，每秒随机读IO处理能力提升了将近5000倍；每秒随机写IO处理能力提升了1000多倍。随着非易失性存储介质的进一步发展，半导体存储介质的性能将进一步提升，并且会具有更好的IO QoS能力。

目前常用的半导体存储介质是NVMe SSD，采用PCIe接口方式与主机进行交互，大大提升了性能，释放了存储介质本身的性能。通常NVMe SSD内部采用NAND Flash存储介质进行数据存储，该介质本身具有读写不对称性，使用寿命短等问题。为此在SSD内部通过FTL（Flash Translation Layer）解决NAND Flash存在的问题，为上层应用软件呈现和普通磁盘相同的应用接口和使用方式。

根据Gartner预测，2022年NVMe SSD在存储中占比将达到52%。

新兴技术的兴起往往伴随着游戏规则的改变，进而带来市场格局的改写。

据悉，华为从2005年开始闪存技术的研究，在闪存领域具有13年的持续积累和大量闪存核心专利，华为目前已经是存储行业内拥有SSD盘片级专利最多的厂家之一，尤其是华为针对NVMe协议做了深入的研究，在业内唯一端到端开发了NVMe SSD盘、NVMe闪存控制器和NVMe全闪存操作系统，基于强大的能力矩阵，华为在业内率先实现了全系列端到端NVMe产品----华为OceanStor 存储 Dorado系列，达到业界最快的0.05ms时延。

作为业界率先实现全系列端到端NVMe全闪存的厂商，华为OceanStor 存储 Dorado系列凭借NVMe over Fabrics实现SSD资源全共享，同时提供32G FC-NVMe和NVMe Over 100G RDMA全IP组网设计，实现前端网络连接、后端硬盘框连接、scale-out的控制器互联均采用同一种网络协议，其优势是显而易见的。

下一步，是如何将这些优势转化为一个又一个的胜势。

面临哪些挑战？

NVMe在存储领域的应用确实优势很大，但这并不是说就可以高枕无忧了。存储协议向更高效的NVMe协议发展毋庸置疑，但作为一种全新的协议，在带来极致性能的同时，也给盘片和系统的设计带来新的挑战。

比如，企业存储领域通常采用双控冗余技术保障系统高可靠，但是基于PCIe的双端口技术是SSD设计面临的一个难题。

商用的NVMe SSD盘必须要支持快速在线更换，而传统PCIe的热插拔的易用性体验不佳。

大盘时代已来，如何应对海量数据的可靠性压力？

存储单点的可靠性已经是一个难题，面对跨站点的可靠性设计又将走向何方？

目前，对于这些挑战，华为已经成竹在胸。

华为自研 SSD 支持双端口技术，两个 PCIe 3.0X2 端口独立，互相不影响，为系统修复和异常处理提供了硬件基础，保证了系统双控冗余性，提升系统的可靠性。

华为存储在 PCIe 积累多年，具备完善的 PCIe 链路管理、PCIe 异常处理技术、PCIe 热插拔技术，并提供端到端的 PCIe 系统可靠性，保证单盘更换或是发生故障时不扩散，保障系统可靠性。

在大盘数据保护层面，华为全闪存采用创新的RAID-TP软件技术，它基于Erasure Code算法，将校验位做到支持1、2、3位可调，容忍同一个RAID组内1-3块盘同时失效，在3块盘同时失效的情况下能够容忍数据不丢失，业务不中断。

在跨站点数据保护层面，得益于超过15年存储积累，华为NVMe全闪存具备完备的数据保护技术，快照、克隆、远程复制等技术帮助客户建立了从本地到同城数据中心，以及异地数据中心的层层递进的数据保护方案。这里特别值得一提的是双活方案，华为率先在NVMe全闪存领域实现免网关双活方案。

当然，领先者往往要经受更多的风雨和挑战，这正是天才少年们和成千上万的华为研发人员要进一步发力的地方。

这两年来的现实一次又一次提醒我们，国家要发展，在未来的科技竞争中必须领先。否则核心技术掌握在别人手里，一旦发生摩擦，你就是案板上的肥肉。无论在人工智能、大数据、自动驾驶、区块链等先进领域，还是在传统医疗、制造、金融等行业，核心技术创新已经成为企业发展的主要推动力。中国人自己掌握核心技术的华为存储，将帮助企业应对数字洪流，快速推进数字化转型。