結合快閃記憶體與FPGA，三星與賽靈思合推運算固態硬碟

全球快閃記憶體高峰會因武漢肺炎延至11月中舉行，這段期間，多家廠商也趁勢推出資料中心等級產品。舉例來說，三星（Samsung）與FPGA大廠賽靈思（Xilinx）共同發表一款運算型儲存裝置，名為SmartSSD CSD，可針對資料處理密集型的應用系統，提供所需的效能、自定彈性，以及擴充性，正式出貨、上市時間預計是2021年1月。目前市面上運算型儲存裝置並不多見，我們去年1月曾報導NGD Systems公司的產品，今年Arm發表Cortex-R82處理器，也是看好這類型的應用，可見後續應有不少廠商會推出相關的解決方案。

就儲存層面的規格上，三星SmartSSD CSD這款產品是外形為2.5吋U.2的NVMe固態硬碟，不過，可能是因為它是運算型儲存裝置的關係，功耗為25瓦，高於一般固態硬碟，而在儲存容量的部份，它目前可提供3.84TB，若結合透明式壓縮加速處理機制，最高能存放12TB的資料量。

而在運算技術的搭配上，它整合了賽靈思Kintex UltraScale+ KU15P，而該款FPGA加速晶片內建1百萬個以上的系統邏輯單元，以及將近2千個數位訊號處理器（DSP）切片。

相較於既有架構的資料處理效能上，SmartSSD CSD號稱可提升至10倍，甚至更高，適合的IT應用場域也相當廣泛，例如，資料庫管理系統、視訊處理、人工智慧處理、複雜搜尋，以及虛擬化。

除此之外，SmartSSD CSD可運用賽靈思2019年10月推出的單一化軟體平臺Vitis，以及加速程式庫，以此來支援應用程式的簡易開發。

開發人員與企業級整合設備廠商可快速推出應用，而且，在他們開發執行時期元件（Runtime）、程式庫、API、驅動程式時，可運用C、C++、OpenCL等高階程式語言，建置到系統當中。

而在應用案例的部份，賽靈思本身也基於SmartSSD CSD，以及Linux核心內建加密模組dm-crypt，發展出資料加密解決方案XSS:dm-crypt（XSS全名是Xilinx Storage Services），當中運用了AES-XTS-256加密標準來保護SmartSSD CSD存放的靜態資料。同理，開發者可透過標準Linux核心模組的協助，運用Virits程式庫來組建立即可行的加速應用，並且可搭配、跨越多臺SmartSSD CSD來擴充執行規模。

賽靈思也公布這款運算型固態硬碟的適用情境，這裡面涵蓋了大數據／資料分析、儲存系統內部搜尋（Search-in-storage）、視訊檔案轉碼、透明式壓縮處理，以及採用的廠商。

例如，針對大數據的部份，Bigstream公司可將SmartSSD CSD視為整體應用架構的超加速層，能讓用戶採行Apache Spark這套統合式大數據分析引擎時，在獲取資料處理的即時洞察力上，可提升至現有架構的10倍。

在儲存系統內部搜尋的應用上，Lewis Rhodes Labs（LRL）公司搭配SmartSSD CSD，來執行類神經處理的作業，他們會從大型的資料湖環境裡面尋找特定記錄，而在檢索PB等級的資料量時，僅需幾分鐘即可完成，當中的關鍵除了SmartSSD CSD，還有他們發展的確定性處理技術（deterministic processing），可大幅加快資料查詢，以及正規表示式的處理，速度號稱可達到其他解決方案的100倍。

對於視訊轉碼的加速處理，CTAccel公司發展出內建SmartSSD CSD的視訊處理加速解決方案，能夠提供相當強大的影像處理效能，改善伺服器吞吐量與存取延遲，號稱能將視訊轉碼的成本降低至現行通用作法的6成。

在透明式資料壓縮的處理，Eideticom公司，推出基於SmartSSD CSD的解決方案，稱為NoLoad NVMe CSD，可搭配他們的NoLoad軟體框架，將資料庫應用程式的儲存工作卸載到運算型儲存裝置，可提供10倍儲存空間、增進即時往路線速傳輸的壓縮效率，並且能降低CPU使用率與記憶體頻寬不足的壓力。

產品資訊

三星SmartSSD CSD
●原廠：三星
●建議售價：廠商未提供
●容量：3.84TB
●外型：2.5吋U.2
●採用快閃記憶體類型：Samsung V-NAND
●讀寫速度：循序為3500 MB/s與3200 MB/s，隨機為80萬IOPS與13.5萬IOPS
●使用介面：PCIe 3.0 x4、NVMe 1.3
●資料寫入耐用度：每日寫入量為1（5年）
●可靠度：MTBF為2百萬小時
●搭配運算技術：FPGA，Xilinx Kintex Ultrascale+ KU15P（16奈米）

【註：規格與價格由廠商提供，因時有異動，正確資訊請洽廠商】