计算存储的未来是什么？

自世界正式引入“计算存储”以来，仅仅过去了五年多。这一术语在那之前已经存在了一段时间，出现在 2012 年甚至更早，但在 2018 年才正式开始起步并获得市场支持。在 2018 年全球闪存峰会 (FMS) 上，三家小型初创公司联合起来召集了一屋子行业资深人士，决定与 SNIA 一起启动一项标准化工作。[1] 我们以这段历史开场是想说明，虽然如今人们已经在怀疑这个词能否一直沿用下去，但事实是，在这个行业，没有什么是一夜之间开始的。这需要时间、培养、支持、通用框架等等。数据存储市场中的许多已知解决方案正是如此。回想一下 NVM Express (NVMe) 与 SCSI over PCIe (SOP)。都是不久前的事。  影响计算存储的市场变化 开场白就说这么多，让我们来讨论一下今天的问题："计算存储是否有未来？在这里讨论这个问题似乎很傻，但实际上，随着当今市场发生巨大变化，这一问题已经成为一些业内专业人士的真正关注——既包括乐于看到计算存储发展的人，也包括那些反对它的人。您可能会问，为什么他们这么关心这一问题？其实还有其他创新解决方案，包括 Compute Express Link (CXL)、Computational/Compute in Memory，它们有很多缩写形式（CIM、PIM、AIM 等）。  1. 市场充分多样化，容得下多种解决方案 有些人没有意识到，这些技术彼此并不相互竞争，而是各自找到解决更大挑战的位置。虽然我们正在迅速接近半导体摩尔定律的终结，我们却已经到达了冯·诺伊曼结构的终点。以前，我们使用 “CPU + 内存 + 存储”，现在，我们可以在很多很多地方进行计算。 

图 1. 计算在数据处理方面找到一席之地

只要看一下时间快照，就会发现英伟达是如何在正确的时间、正确的地点推出了甚至他们自己都没有意识到会成为现代计算主力的产品：基本 GPU。这个例子突出了计算存储甚至计算“一切”等各种解决方案会有持续不断的机会。  在附加 GPU 的系统刚刚起步时，没有人觉得它们会对计算层构成威胁。毕竟，它们是为了处理图形，对吧？当你给一项直接提到你合作伙伴（compute 和 computational）的技术命名时，有人会试图把它看成是一种替代，而不是支持或增强型解决方案，这就是事实。  现在，计算存储已经拥有 SNIA 批准的架构设计、支持这项工作的完整 API 以及即将敲定第一个正式命令集以支持这项工作的 NVM Express 工作组。这本身就是五年窗口期间的一项巨大成就。参照来看，NVMe 花了更长的时间才实现这一点。所以，对于手头的问题，简单的答案是：是的，计算存储 1) 已经存在，2) 将来也会存在，3) 并非是不存在问题的解决方案，4) 随着市场和技术的发展，将会创造出更好的生态系统。

图 2. 计算存储解决方案的途径

计算存储一路走来，肯定经历了种种坎坷，也时断时续（由于一生罕见的大流行病），但它会存在下去，会被人们需要，而且很快就会发展起来。虽然我们本希望看到这项技术在 2020 年启动，但毫无疑问，在这个十年结束之前，其采用率将会显著增加。  2. 计算存储平台 计算存储是一个能够让用户将数据存储到本地存储设备的平台，然后可以在本地管理、分析和修改这些数据，而在过去 15 年间 [2]，存储设备的容量已从 128 GB 增长到 128 TB。这是数据重力的一个完美解决方案，数据重力是指将一些数据从 A 点移动到 B 点所需的精力和时间。这一简单的事实证明，我们并没有在移除、替换或从本质上改变现有架构；我们只是在最需要的地方创造了一个计算增值层：就在数据旁边。  3. 变革性数据存储 现在，有人可能会说：“你必须把它存在那里，那么为什么不在存储之前进行计算呢？”简单的答案是：“当然。为什么不呢？”如果你能在存储数据之前就处理数据，那就太好了。但在某些时候，你目前存储的数据将需要以新的形式出现，那么为什么不在数据所在的位置对其进行转换呢？让我们看一个例子，进一步了解这一概念。 想象有一本书，书中数据是以现实生活的数学解决方案"创建"和"更改"的，然后在一页上用字母记录下来，成为历史。这些字母代表您今天存储的数据。在未来的某一天，如果有人读到这道数学题，并对其进行研究，找到了证明或反驳它的方法……我们现在必须通过创作一本全新的书来“修订”这本书中的数据。数据输入、数据输出、修改、数据返回。当今世界，由于有了更先进的存储手段，我们可以省去几个步骤：将数据存入计算存储驱动器 (CSD)、就地修改、恢复。简化了流程。 “但这会不会超级慢？”读者可能会问。对于那些“立刻”就需要完成的人来说，GPU、PIM 和其他技术正是理想之选。它们相互补充，而不是相互竞争。CXL、PIM、CSD、CIM、AIM、GPU、DPU、CPU、DRAM、HBM，凡是您能想到的——它们都是难题的一部分，需要积极地考虑效率和有用性（而不仅仅是接受现状）。通过了解过去两年 Gartner 新兴技术成熟度曲线对这些技术的跟踪，您可以了解这些技术如何协同工作以及如何在生态系统中演变。 

图 3. 面向计算存储的“官方” Gartner 新兴技术成熟度曲线

人们曾说，疯狂的定义是反复做同样的事情，期待不同的结果。我们需要认真审视我们目前拥有的计算基础架构，克服在难题上投入更多相同精力的疯狂做法，转而采用更优雅的解决方案来提供更好的价值。是的，系统架构中的许多地方都需要改变，才能真正适应这些创新技术。但作为一个行业，我们必须从某个地方开始，推动这一变化。  Solidigm 正在推动计算存储的演变 在 Solidigm，我们正推动这一变化。跳出简单的“SSD盒子”进行思考，探索支持和改进当今现成解决方案的技术，为新市场、新解决方案、更高价值和更有效地利用全球工具箱中的工具创造机会。 

如果您觉得这篇文章有趣，请查看我在 2023 年闪存峰会上展示的备份幻灯片，并与我联系展开进一步讨论。