计算型存储SSD：潜力与挑战
Source: Jim Handy, Computational storage SSD options vary in benefit level, 02 Aug 2023
计算型存储SSD似乎没有按照早期倡导者预期的方向发展。尽管这些公司宣传了该架构可作为可编程设备使用，但增长势头似乎在与此不同的应用领域。
一些早期的参与者已退出这一领域，而其它一些公司则幸存下来。
固定功能SSD并不可由用户编程，但它们采用了计算型存储的基本架构，为愿意使用非标准SSD的用户提供更好的性能或高度实用的功能，获得了成功。
计算型存储是一个相对简单的概念：所有SSD都包含控制器。如果利用控制器的一部分计算能力来执行比简单管理SSD内部操作更多的功能会怎样呢？当数据通过SSD的I/O通道传输时，SSD会消耗巨大的内部带宽。通过将一些计算功能移到SSD内部，这种巨大的带宽节省可以帮助执行极快的操作。
此外，计算型存储SSD内部执行的任何操作，都可以减轻服务器的工作负担并减少网络流量。这种新型的SSD带来了显著的速度优势，如果系统在网络带宽和计算资源方面存在瓶颈，这将带来显著的提升。
计算型存储SSD有两种基本用途。（1）就像服务器一样，用户可以对一些设备进行编程，以实现他们想要的任何功能。（2）其它固定功能设备类似于标准存储，但它们可以卸载一个简单描述但数据密集型的任务，从而为主机带来显著的好处。此类任务包括视频压缩或加密。
固定功能SSD
市场上有越来越多的固定功能计算型存储SSD可供选择。
IBM的FlashCore模块是其存储系统的基础，比如FlashSystem 7300或FlashSystem 9200。该公司的第三代FlashCore模块是一种带有内部压缩和解压缩功能的SSD，以往此类任务通常由软件完成。
同样，这个SSD还可以帮助应对勒索病毒，因为勒索病毒会对数据进行加密。FlashCore模块会将SSD中的旧数据与新数据进行比较，以确定加密是否成功。IBM表示它会智能地利用系统的某些RAID资源，并且不会影响性能。
在应对勒索病毒问题方面，Flexxon采取了一种不同的方法，他们开发了一款SSD，监控磁盘访问模式以防范恶意软件攻击。Flexxon解释说，通过对读/写模式进行分析，它可以检测出大多数恶意软件，而无需使用签名机制。
三星推出了一款与Xilinx合作的SSD平台，名为SmartSSD，可以提供多种类型的计算型存储。Nimbix公司在其Nimbix Cloud中使用了SmartSSD，使Apache Spark查询的运行速度比标准SSD快多达六倍。
三星还使用SmartSSD平台为其自己的一款SSD提供了支持键值磁盘管理的功能。虽然很少有人将键值存储视为计算型存储，但这一功能越来越受欢迎，并需要使用内部SSD智能进行管理。该公司还展示了一款基于SmartSSD平台的概念验证SSD，其中包含一个复杂的神经网络芯片，用于进行AI预处理。
Netint是一家提供视频处理产品的公司，它销售Codensity D400系列SSD，可以在内部执行视频压缩。
通用功能SSD
在通用领域，一些SSD可以编程，类似于标准服务器，以执行客户需要的定制数据操作。这些更接近大多数用户熟知的计算型存储SSD。存储网络产业协会（SNIA）对这些SSD进行了三种基本类型的标准化：
计算型存储驱动器：类似于SSD，但增加了内部计算元素。
计算型存储处理器：接近于一个或多个SSD，但在SSD本身之外。
计算型存储阵列：基于计算型存储处理器和一个或多个普通SSD或计算型存储驱动器的系统。
市场开拓供应商
下面是一些公司是该市场的早期领导者，并且致力于推动通用计算型存储SSD的导入。
ScaleFlux
ScaleFlux生产两种计算型存储驱动器：一种是可编程型（Computational Storage Device 3000），另一种是固定功能型（CSD 2000）。该供应商将CSD 2000定位为唯一提供数据路径压缩和解压缩的PCIe SSD，而将CSD 3000定位为通用计算型存储SSD。
该公司的基本设计是基于FPGA。采用这种方法使得该公司的上市时间比使用ASIC要快，但也带来了略高的成本。该公司的客户中，中国互联网巨头阿里巴巴是其中之一。他们的SSD也在Ampere Computing系统中进行了演示。
NGD
NGD，前身为Next Generation Devices，也是计算型存储驱动器的早期制造商。其Newport系列使用了内置的ASIC和Arm核心来处理存储在驱动器内的数据。
NGD也是SNIA计算型存储标准的早期推动者，为此付出了相当多的精力。但在过去一年里，该公司的创始人已经离职。
Eideticom
Eideticom生产一种计算型存储处理器，具有多种形态，包括U.2和PCIe插件卡，以及合作伙伴AMD和BittWare的企业和数据中心SSD规格。可连接到本地NVMe SSD，以创建具有计算功能的管理阵列。
Eideticom处理器已经部署在洛斯阿拉莫斯国家实验室，那里是Trinity超级计算机的所在地，该组织将其用作压缩引擎，将存储成本降低了50％，功耗降低了60％，与原始系统相比。
NVXL
NVXL是早期SSD制造商BiTMICRO分拆出来，用于生产计算型存储驱动器。然而，NVXL似乎从未推出过任何产品，并在没有推出产品的情况下消失。他们的网站和BiTMICRO的网站已被停用。
接下来会如何发展？
所有以往的SSD都是可互换的。SSD用户习惯于了解许多供应商的SSD，并选择性价比最高的产品。然而，这种可互换性在计算型存储中被丧失了。
包括SNIA在内的行业标准组织在解决这个问题上做了相当多的工作，并制定了将市场带入一定程度一致性的标准。然而，每个供应商的方法都有非常多的差异，以至于互换性还有很长的路要走，限制了这项技术在对供应商来源不那么敏感的应用中的使用。
另一个阻碍计算型存储SSD在市场上获得认可的问题是，需要修改软件以充分利用该产品的优势。计算型存储可以提高性能，但这种改进需要对已经验证的软件进行修改，将其中的某些部分转换为计算型设备来执行作业，而不是由服务器。这就增加了导入的难度，并阻止设备使用标准的现成程序。修改代码还会引发新的错误，这是很少有公司愿意冒险的。
总的来说，计算型存储在固定功能SSD方面将继续表现出色，而通用计算型SSD将会经历较为缓慢的认可过程。
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