挑戰(zhàn)傳統(tǒng)，打破限制，勇攀高峰，打破常規(guī)者們在尋求開創(chuàng)性解決方案的過程中重塑規(guī)則。繼SK海力士品牌短片《誰是打破常規(guī)者》播出后，將推出一系列文章，展示公司在重塑技術、重新定義行業(yè)標準方面采取的各種“打破常規(guī)”的創(chuàng)新舉措。本系列第五篇文章將深入探討企業(yè)如何將虛擬化技術應用于企業(yè)級固態(tài)硬盤（eSSD），并對此進行全面詳盡地闡述。

當今時代，人們不難察覺，在觀看流媒體電影時，即便是在高峰時段登錄，用戶依然會感到自己仿佛是唯一一個在使用該服務的人。這種現(xiàn)象在一定程度上得益于虛擬化技術1的卓越表現(xiàn)，該技術在實現(xiàn)流媒體平臺等基于云服務的穩(wěn)定性能方面，發(fā)揮著至關重要的作用。

1虛擬化技術：一種通過軟件將一臺物理機的硬件資源（如服務器或網(wǎng)絡）劃分到多臺虛擬機的技術。每臺虛擬機均可獨立運行其操作系統(tǒng)，盡管共享同一物理硬件，但仍能像獨立系統(tǒng)一樣運行。

然而，近年來，隨著對云系統(tǒng)需求的持續(xù)攀升，提供此類服務的企業(yè)在確保質量一致性方面面臨著愈加嚴峻的挑戰(zhàn)。此外，人工智能時代的到來更是為云環(huán)境增添了層層復雜性。在這一系列變革中，人們逐漸將目光投向虛擬化技術的發(fā)展，并積極探索其在服務器系統(tǒng)及企業(yè)級固態(tài)硬盤（eSSDs）2中的應用，以更有效地滿足客戶日益多樣化的需求。SK海力士在這方面始終處于行業(yè)前沿，將其卓越的虛擬化技術融入到eSSD產(chǎn)品線中，為用戶提供了對應的解決方案。

2企業(yè)級固態(tài)硬盤(eSSD)：專為數(shù)據(jù)中心和云存儲等企業(yè)應用設計的高性能存儲驅動器。

本系列第五篇文章將重點介紹SK海力士如何在SSD市場中后來居上，超越競爭對手，以及如何在eSSD領域應用虛擬化技術。

盡管SK海力士在固態(tài)硬盤（SSD）市場上屬于后來者，但它如何在企業(yè)級固態(tài)硬盤（eSSD）層面運用虛擬化技術從而超越競爭對手。

使命：在數(shù)據(jù)爆炸的時代,

不斷優(yōu)化eSSD的性能

在過去十年中，云服務的應用已擴展至文件存儲、銀行業(yè)乃至國防等多個領域。在線服務的激增以及近期人工智能熱潮進一步推動了云環(huán)境的發(fā)展。隨著越來越多用戶訪問各類云資源，數(shù)據(jù)爆炸現(xiàn)象愈發(fā)明顯，同時也顯著增加了數(shù)據(jù)中心面臨瓶頸的風險。因此，對提升整體系統(tǒng)性能的需求日益迫切，包括優(yōu)化和擴大虛擬化技術的應用范圍。

虛擬化技術的起源可以追溯到20世紀60年代末期，在云計算數(shù)據(jù)中心的發(fā)展過程中，它發(fā)揮了至關重要的作用。通過使用多租戶3系統(tǒng)，可以在單一物理機器上高效運行，虛擬化相較于傳統(tǒng)的單租戶4環(huán)境，顯著提升了硬件資源的利用效率。

3多租戶：一種軟件架構，其中應用程序或軟件的單個實例可為多個用戶提供服務，同時每個租戶的數(shù)據(jù)保持獨立。

4單租戶：一種軟件架構，一個應用程序或軟件的單個實例只服務于一個用戶。

通過虛擬化，可以在多租戶環(huán)境中更有效地利用計算資源

在以往，虛擬化技術主要集中于服務器等主機系統(tǒng)的應用。而如今，eSSD也亟需虛擬化的支持，以便高效存儲和檢索多個虛擬機的數(shù)據(jù)。此外，隨著越來越多的任務從主機系統(tǒng)中卸載，eSSD必須提供卓越的性能、安全性以及服務質量（QoS）5。為滿足這一日益增長的需求，SK海力士期望通過最先進的虛擬化技術來優(yōu)化其 eSSD 產(chǎn)品線。然而，作為SSD市場的新興參與者，公司面臨諸多挑戰(zhàn)，包括缺乏能夠支持輸入/輸出（I/O）虛擬化6的測試環(huán)境。

5服務質量(QoS，Quality of service)：對于SSD，QoS是指在為讀/寫工作負載提供服務時延遲和輸入/輸出（I/O）性能的一致性和可預測性。

6輸入/輸出(I/O)虛擬化：通過管理虛擬環(huán)境和物理硬件之間的數(shù)據(jù)流，允許多臺虛擬機有效共享 I/O 設備的技術，如 SSD。

SK海力士的使命在于，在該領域經(jīng)驗尚顯不足的情況下，提升eSSD的性能；同時借助其廣泛積累的SSD專業(yè)知識，研發(fā)出具有顛覆性虛擬化技術的新產(chǎn)品。

利用cSSD的專業(yè)知識，

靈活地將虛擬化技術應用于eSSD

為了開發(fā)出支持一流虛擬化技術的eSSD產(chǎn)品，SK海力士對傳統(tǒng)SSD的研發(fā)方法進行了顛覆性的變革。盡管eSSD團隊與消費級固態(tài)硬盤（cSSD）7團隊此前各自獨立運作，但在eSSD的開發(fā)過程中，他們卻展開了緊密的合作。對于cSSD團隊而言，其核心優(yōu)勢在于實現(xiàn)卓越的功耗效率，而eSSD團隊則擁有在性能穩(wěn)定性和優(yōu)化方面深厚的專業(yè)知識。通過基于共同架構所進行的協(xié)同努力，這兩個團隊得以充分發(fā)揮各自專長，從而確保了頂尖技術能力的完美融合。

7消費級固態(tài)硬盤(cSSDs)：專為 PC、平板電腦和筆記本電腦等消費設備設計的存儲設備。

SK海力士開發(fā)出具備領先虛擬化技術的eSSD，以幫助解決數(shù)據(jù)中心的瓶頸問題

這些技術發(fā)展覆蓋了確保領先的I/O虛擬化技術和增強PCIe8多物理功能，此項創(chuàng)新顯著降低了虛擬機管理程序9的開銷。引入ATS功能也同樣是關鍵，因為它通過卸載地址轉換服務10（管理程序瓶頸的主要原因）極大地提升了系統(tǒng)性能，有效緩解了整個架構中的瓶頸。此外，cSSD中已經(jīng)建立的低功耗特性，如優(yōu)化后的節(jié)流11性能，也為功耗效率帶來了顯著提升。

8PCIe (Peripheral Component Interconnect express)：用于數(shù)字設備主板上串行結構的高速輸入/輸出接口

9虛擬機管理程序(Hypervisor)：虛擬機管理程序也稱為虛擬機監(jiān)視器(VMM)，它根據(jù)需要將CPU和內(nèi)存等物理計算資源分配給各個虛擬機，支持硬件的最佳使用。

10地址轉換服務(ATS，Address Translation Service)：一種常用于基于硬件的虛擬化機制，允許PCIe存儲設備通過輸入/輸出內(nèi)存管理單元(IOMMU)請求內(nèi)存地址轉換。ATS通過使設備能夠緩存地址轉換信息，以提高性能，并減少與內(nèi)存訪問相關的延遲。

11節(jié)流(Throttling)：當SSD達到特定溫度閾值時，主動降低其性能，通常是為了防止過熱和損壞驅動器。

除了eSSD和cSSD團隊之外，其他各個團隊也積極投身于項目之中，共同協(xié)作以解決面臨的問題。盡管SK海力士在支持I/O虛擬化的測試環(huán)境方面存在不足，但公司通過組建一個由設計、驗證及固件團隊構成的專門工作小組，成功克服了這一挑戰(zhàn)。該工作小組匯聚了來自不同領域的必要資源與專業(yè)知識，使得他們能夠迅速搭建起合適的測試環(huán)境。

有了此類資源共享，SK海力士快速適應了開發(fā)過程中的各種變化。公司專注于靈活的架構設計，通過與美國子公司Solidigm的緊密合作，拓寬客戶溝通渠道，敏捷地響應開發(fā)方向和客戶需求。這種密切聯(lián)系使得SK海力士能夠為每個客戶提供量身定制的解決方案。

通過這種協(xié)作、靈活且定制化的方法，SK海力士得以開發(fā)出領先的I/O虛擬化技術，從而支持穩(wěn)定的多租戶環(huán)境。這意味著，例如在流媒體播放電影時，一個用戶的觀影體驗不會因另一個用戶正在下載影片而受到絲毫影響。

支持虛擬化與多租戶架構：

SK海力士為當今數(shù)據(jù)中心量身打造的eSSD產(chǎn)品系列

通過采用差異化的開發(fā)策略，SK海力士成功推出了其旗艦級eSSD產(chǎn)品，如配備先進I/O虛擬化技術的PE9010和PEB110。這些卓越的產(chǎn)品不僅滿足了數(shù)據(jù)中心企業(yè)及云服務提供商對性能、安全性與服務質量（QoS）的嚴格要求，更因其低功耗特性，有效降低了數(shù)據(jù)中心的冷卻成本。

公司的高性能eSSD產(chǎn)品系列可滿足數(shù)據(jù)中心對功耗、安全性和QoS的要求

現(xiàn)階段，公司的eSSD已成功實現(xiàn)商業(yè)化，目前正被全球領先的技術公司在云平臺上廣泛應用。這些客戶借助SK海力士的虛擬化技術，能夠提供性能穩(wěn)定且一致的獨立服務，這一特性是多租戶系統(tǒng)中至關重要的一環(huán)。值得強調的是，通過將部分虛擬化開銷有效轉移至設備端，這些客戶無需額外擴展系統(tǒng)，即可為用戶提供卓越而高質量的服務。

除了提供產(chǎn)品外，SK海力士還積極與客戶進行深入溝通，致力于提供超單一SSD選項的綜合解決方案，以滿足他們在整個系統(tǒng)層面的需求。此外，SK海力士始終將對各種情況做出最高級別的有效應對作為優(yōu)先考量。因此，盡管SK海力士在SSD市場上起步較晚，但如今客戶已將其視為值得信賴且不可或缺的合作伙伴。公司將繼續(xù)保持與客戶之間的緊密聯(lián)系，確保固件具備靈活性，即便在產(chǎn)品開發(fā)完成之后，也會積極響應并滿足客戶不斷變化的需求。

打破常規(guī)者專訪：

SSD設計部，鄭璣朝TL

為了進一步了解公司在虛擬化方面的突破性思維，本文采訪了SSD設計部的鄭璣朝TL，鄭璣朝TL帶領團隊負責控制器12的設計工作，他詳細闡述了團隊在開發(fā)eSSD過程中所面臨的諸多挑戰(zhàn)，以及公司所采取的獨具特色的發(fā)展策略。

12控制器：固態(tài)硬盤（SSD）控制器是SSD的中央處理器，負責管理所有操作，包括數(shù)據(jù)讀寫、錯誤修正、閃存管理以及性能優(yōu)化。

Q在開發(fā) eSSD 時，您覺得都面臨了哪些挑戰(zhàn)？

A“第一個eSSD產(chǎn)品的開發(fā)過程可謂艱辛無比，主要因為在控制器設計階段缺乏支持I/O虛擬化的測試環(huán)境。因此，我們面臨著在緊迫時間內(nèi)完成產(chǎn)品開發(fā)的巨大挑戰(zhàn)。然而，通過與包括設計、驗證及固件等各相關部門進行早期深入合作，我們成功地克服了這一難關。

另一個主要挑戰(zhàn)在于，即便控制器開發(fā)已然完成，新的客戶需求仍可能隨時出現(xiàn)。為應對這一難題，我們采取了多種策略，包括對固件進行調整，以確保實現(xiàn)最佳效果。

這一過程令我深刻領悟到，不同成員與部門之間的協(xié)作所產(chǎn)生的協(xié)同效應，遠比我們想象中更為強大?！?/p>

Q在開發(fā) eSSD 時，您的團隊是如何展現(xiàn)打破常規(guī)的心態(tài)的？

A“在開發(fā)eSSD的過程中，我們采取了一種創(chuàng)新的開發(fā)策略，選擇了一條鮮有人涉足的道路。我們確保能夠靈活而迅速地洞察客戶需求，并通過調整固件來有效滿足這些需求。

此外，我們也不拘泥于通常對eSSD和cSSD的刻板印象。我們同時具備兩種固態(tài)硬盤領域的專業(yè)知識，因此我們致力于這兩者的有機融合，公正地制定出切實可行的解決方案，以靈活運用任一技術來滿足客戶的多樣化需求。

通過充分發(fā)揮全公司的專業(yè)智慧，并采取靈活多變的方法，我們對 eSSD 的概念進行了重新構思，并將其提升至一個嶄新的高度。”