存储市场正在持续增长,需要新的功能来移动、管理和保护存储的数据。存储处理功能对于提高存储容量至关重要,包括虚拟化、数据保护、数据安全(加密)和数据压缩等。此外,存储解决方案正在快速采用基于 PCIe 的 NVMe(非易失性存储器标准),与此同时串行互连技术也在持续演进。光纤通道、串行连接 SCSI (SAS)、串行 ATA (SATA) 和 NVMe 等协议是存储协议领域的主力军。

随着功能的增强,企业需要使用更少的资源处理更多的工作。系统芯片解决方案能够支持您将各种功能整合到单一芯片解决方案之上。英特尔® FPGA 的高速收发器、密集逻辑和深度内存与英特尔和合作伙伴的知识产权 (IP) 解决方案相结合,可帮助您轻松创建出理想的存储解决方案。我们的存储解决方案可支持在线、近线和离线存储。 

数据中心通常使用在线存储来为服务器应用执行实时数据交易。在线存储是基于固态盘的存储,驻留在服务器内部或连接至服务器(通过直接或结构模式)。在直接连接存储模式中,仅有与存储连接的服务器可以访问它。结构连接存储支持连接到结构的所有服务器共享可用的存储资源。多台服务器共享的存储通常被称为存储域网络 (SAN)。SAN 协议通常包括光纤通道、SCSI 或以太网(在网络连接存储 (NAS) 机柜中使用)。内置存储是一个正在超融合市场中酝酿的领域,用于加速数据库性能。多种不同的架构开始使用基于融合以太网的网络 RDMA (ROCE) 来改善延迟。

诸如磁盘簇 (JBOD) 和磁盘阵列等在线存储设备支持高速访问存储,同时能够可靠保护数据并确保安全性。高速访问存储通过为网络、系统总线和磁盘驱动器接口使用高速 I/O 实现。数据保护和安全通过用于数据保护和加密的 RAID 与纠删码等算法实现。

近线存储具有许多与在线存储相同的功能、性能和设备要求。然而,近线存储用于为在线存储提供备份支持。由于越来越多的信息需要进行归档以满足管制要求,市场对于近线存储的需求正在快速增长。近线存储常备用于提供数据备份,这是因为大量数据必须快速进行备份,而基于磁带的解决方案由于带宽速率较低,有时无法满足需求。近线存储一般使用较为经济的磁盘驱动器,如 SATA 硬盘等,用于存储要求提供比磁带或磁带库更快的访问速度的信息。

近线存储设计师在其设计中必须满足几个要求:

  • 内部 I/O 排序与 RAID 算法灵活性
  • 不断变化的闲置数据加密标准
  • 使用特定压缩算法
  • 为现有客户备份软件提供磁带模拟功能

大多数主要近线存储厂商均使用 FPGA 满足这些设计挑战。我们为近线存储设计提供了参考架构,以及内部和合作伙伴 IP。

离线存储通常被称为“归档”或“备份”存储,一般使用磁带驱动器或低端磁盘驱动器(虚拟磁带)。离线存储用于备份存储在在线和近线存储设备上的数据,专用于长时间存储数据。由于提供数据归档用途,离线存储设备专注于数据准确性、保护和安全性方面。

存储控制器架构方面的最新发展,以及 NAND 设备密度和速度的持续提升,推动着数据中心的性能和容量不断增长。以 Apache Spark 的大数据集为例,这些数据集能够支持 Hadoop 集群中的应用在内存中的运行速度提升最高 100 倍,在磁盘上的运行速度提升最高 10 倍。通过精心管理 NAND 的性能与生命周期,并使存储更靠近处理器,相比基于网络的中央存储,延迟将能够得到显著降低,同时性能将可以实现大幅提升。通过在灵活的 FPGA 中将算法加速、数据校正、网络加速和 NVM 控制功能集于一身,企业将能够有效改善效率、功耗和速度,同时转变数据在高性能计算 (HPC) 和云计算系统中的传输方式。

英特尔® FPGA、IP 和生态系统合作伙伴协力为开发在线、近线和离线存储解决方案提供了一款理想的解决方案。英特尔® Stratix® 系列、Arria®、Cyclone® 和 MAX® 设备对于存储系统设计师有着重要价值。这些平台可支持您快速、高效且经济地开发出高度灵活的应用。它们能够帮助您为 SNA 和 NAS 设备设计出独特、可扩展且优化的以应用为中心的处理解决方案。表 1 显示了英特尔 FPGA 中可用的存储功能。

表 1.FPGA 存储功能

类别 网络/结构 I/O 存储 I/O 数据保护 数据安全
AES 类型 密钥管理与身份验证
在线 光纤通道以太网

PCIe* Gen1/Gen2

ASSP 或 Switch
串行 SCSI
SAS

光纤通道
RAID 5, RAID 6 XTS-AES, AES-GCM

身份验证
安全哈希算法 (SHA) 1、SHA 256、SHA 384/512、MD5、多模(SHA 1.SHA 2、MD5)、基于高级加密系统 (AES)(XCBC、OMAC)



密钥密码

RSA 和 Diffie-Hellman (Mod.EXP)、真随机数生成器 (TRNG)、伪随机数生成器 (PRNG)

近线 光纤通道以太网、PCIe SATA RAID 5, RAID 6 XTS-AES
离线 光纤通道以太网 光纤通道 RAID 5, RAID 6 XTS-AES, AES-GCM, AES-CCM