NVMe计算型存储：三星、WD和NGD的“SmartSSD”

WD也把FPGA加到"SSD"上了，但不是真的SSD...

这两天看到“OCP ODSA（Open Domain-Specific Architecture）Workshop - Prototyping Chiplet Based Open Data Accelerators”会议的资料，有些东西可以分享给大家。

最近DPU/SmartNIC火的不得了，基于网卡的计算/卸载我不算太熟悉，而计算型存储（Computational Storage）还可以凑合聊聊。

图片点开后可放大查看（以下同）

在Gartner最新的《Hype Cycle for Storage and DataProtection Technologies, 2021》中，Computational Storage的位置比去年又往第一波峰顶前进了一点。

上图中的厂商，由于还加上了SNIA CI（Compute, Memory, and Storage Initiative）的成员，所以显得有点多。而完整数量比这个还多，Futurewei和YMTC实际上也在里面，具体就不展开了。

我还想起老牌存储厂商，比如日立（HDS）很早就在SSD上做了压缩；而IBM则是最近在企业级QLCSSD上开始加入SLC Cache。

三星的SmartSSD计算存储设备

Samsung在这款SSD上加了颗Xilinx（赛灵思）FPGA，已经不是新闻了。如上图，SmartSSD的主机接口统一走FPGA——同时兼做PCIe Switch的角色。具体来说，闪存控制器、4TB TLC NAND和4GB DRAM（存放FTL等）是一个子系统；而FPGA和它的DRAM可以单独干活。当然FPGA直接访问SSD控制器也是可以不经过主机资源的。

上图中列举了SmartSSD的3种用例：

- 数据库：在查询任务中，FPGA可以卸载完整数据传输、过滤和压缩，CPU只做SQL处理就好了；

- 富媒体：H.264视频转码。右边的参考图，是U.2的SmartSSD在服务器中配置到24块时，多流转码性能可以线性提升；

- 存储和大数据服务：这里特别提到了LZ4解压缩带宽的扩展（解压缩比压缩快正常），还有相同对象的搜索。

WD基于FPGA的U.2 AI/ML加速设备

WD（西部数据）进入这个领域是我刚知道的新闻，注意上面的PCIe U.2设备不是SSD闪存盘。

这个所谓的“计算加速平台”，其实就是把Xilinx UltraScale+ MPSoC XCZU7EV做成U.2物理形态，可以安装在支持PCIe Gen3 x4 2.5寸SFF驱动器的服务器上，功耗也控制在25W。

WD给出的用例比三星SmartSSD要宽一些，毕竟同样尺寸内不需要再容纳SSD的位置和功耗，纯FPGA的算力会更大。

一个是视频转码（H.264/H.265）；然后是AI推理（Inference）——图像/视频；还有计算型存储——NVMe& eBPF支持（TP4091原型），也就是用这个FPGA再去连接SSD，可用于视频、数据库的分析加速等。

FPGA的视频转码加速这块，基本上Xilinx自己都把实现做好了，有兴趣的朋友不妨咨询下唐杰总：）

这个使用ffmpeg的测试在双线程上跑到220 FPS，我理解应该是用的1块FPGA——此时已经比32核x86 CPU表现好。这里也能看出WD纯FPGA加速器的性能优于SmartSSD上的FPGA。

WD Accelerator FPGA在ffmpeg测试中峰值功耗低于20W。上面图表中标在60W左右，应该是加上了CPU的Idle功耗，毕竟要插在服务器上使用。

如果只是单纯用于视频转码，还有像NETINT这样用ASIC来做的厂商，FPGA性能不一定会占优势，所以就需要灵活性。上图是Zebra FPGA用于机器学习的推理，训练还是用GPU来做。支持TensorFlow、PyTorch、MXNet、Caffe这些主流的框架。

这里提到了使用eBPF在NVMe上实现计算型存储（TPAR4091）。具体在结构图的右端，以WD这款产品的FPGA为例，用ARM Core上跑的软件提供一个块设备驱动接口，来访问存储盘。至于P2P DMA over PCIe，应该指FPGA访问SSD可以绕过主机CPU。

这里友情插个小广告：有需要联系WD企业级产品销售专家的朋友，我推荐一下CCF的刘委员（平台小秘书，微信号wood6988）。

NGD Systems：使用ASIC的CSD（计算存储设备）

关于NGD的SSD，这些年我有过一点了解，他们最初应该是用FPGA，后来有了自己的ASIC，兼做NAND主控和计算。另一家类似的厂商ScaleFlux用的还是FPGA。

NGD在这里列出的应用，包括GZIP压缩、CDN、AI推理在数据中心和边缘、分布式机器学习、数据搜索（Elasticsearch）和分布式处理（Hadoop）。

计算型SSD上跑一个Linux，这一点是不是和DPU网卡相似？

NGD认为DPU和CSP（计算存储处理器），相对于CPU/OS、GPU/SmartNIC距离数据更近。我理解这里的DPU和有些网卡厂商所说的DPU不同，因为NGD把CSP做到SSD主控上了；而有些使用ASIC/FPGA的网卡只是提供PCIe通道来连接NVMe SSD，如下图：

上图我在《NVMe-oF E-JBOF设计解析：WDRapidFlex网卡 & OpenFlex Data24》中就给大家看过，只可惜这款产品好像停掉了。

Linux-Based CSD上的硬件和软件资源，大家可以参考一下。

上图中的浅绿色通道，是NGD CSD的通用NVMe SSD接口；而橙色部分，则是主机上的应用，通过一个代理来连接4核Arm上运行的Linux和应用——间接访问NAND存储介质上“处理过的数据”。

NGD介绍了一个边缘分析的Demo，跑在DellEMC服务器+ VMware Bitfusion基础平台，上面还有Tanzu和Greenplum数据库。每个NGD CSD盘就是一个片段主机/数据节点，故障恢复镜像的粒度更细了。

最后再看一下NGD的功耗。U.2 32TB的功耗做到12W，看起来相当低了。这也使他们能够做到多种Form Factor，如果用FPGA的话M.2基本就不用想了吧。不过我有点怀疑的是，计划中的EDSFF E3 64TB，也能做到12W吗？

还有一点，在这样低的功耗下，ASIC的算力能达到多少，或者说NGD的价值更多在于将计算靠近数据？

注：厂商列出的更多性能数字我不在这里放了，有兴趣的朋友可以去看原始演讲资料文档。

小结

本文中提到3家不同厂商、各具特色的产品，应该说NGD在计算型存储（Computational Storage）这条路上走得更远一些，而到大规模主流应用还有一定距离。而三星和WD拿FPGA做的事情，更像是一种试水。不过万事总有开头：）

参考资料

/d/file/gt/2023-09/efk3spe2zod 2015年8月，天洋控股收购舍得，当时天洋控股经过203轮的竞价，以每股23.51元、总价38.22亿元竞得沱牌舍得集团70%的股权，从而间接持有舍得酒业29.91%股份。

从2016年开始，国内白酒行业呈现快速复苏的状态，舍得酒业也快速增长，2019年，舍得酒业实现营业收入26.5亿元，并拥有16亿的货币资金。此后，资金偏紧的天洋控股把目光盯向了资金充裕的舍得酒业。

2020年8月20日，舍得酒业自曝，原大股东天洋控股及其关联方占用公司本金4.4亿，资金占用利息3486万元。受此影响，股价震荡下跌，并收到上交所两次问询函。

当时，天洋控股曾出具《承诺函》，承诺天洋控股及其关联方将通过包括但不限于股权、资产抵质押等各种融资方式，于2020年9月19日前，将前述欠款及相应资金占用费全部归还。

2020年9月1日，舍得酒业董事长刘力，副董事长、总经理兼董事会秘书李强，首席财务官李富全3人被四川监管局出具警示函；同日，公司控股股东沱牌舍得、实际控制人周政被立案调查；同月17日，公司财务负责人被采取强制措施。2020年9月22日，在未收到天洋控股及其关联方欠款的背景下，舍得酒业被上交所实施其他风险警示，股票简称也由此变更为了“ST舍得”。2020年9月24日，公司董事长刘力、总裁李强、董事张绍平因涉嫌背信损害上市公司利益罪被公安机关刑事立案调查……

在此期间，ST舍得也多次提示实际控制人变更风险。

2020年12月3日，ST舍得发布实际控制人变更公告，射洪市政府取得天洋控股所持沱牌舍得70%股权对应的表决权和管理权，公司实际控制人由周更为射洪市政府。

由此，短短4个多月的时间内，天洋控股从被曝占用上市公司资金，迅速落入被迫“出局”的境地。

2020年12月29日，ST舍得公告称，公司收到遂宁市公安局《关于刘力等人背信损害上市公司利益案侦查进展情况的通知》，遂宁市公安局发现天洋控股利用与公司合作对外投资方式占用公司资金等犯罪线索，相关犯罪事实遂宁市公安局正在进一步调查中。2021年3月19日，公司披露关于天洋控股集团有限公司及其关联方资金占用事项的进展公告介绍，ST舍得被天洋控股及其关联方通过四川省蓬溪县蓬山酒业有限公司非经营性占用的资金本金 4.4亿元及利息已得到清偿，资金占用问题也已解决。2021年4月16日，公司披露，就天洋控股商经由天赢链（深圳）商业保理有限公司损害公司利益事项，法院裁定天洋控股被冻结在法院账户中的1亿元发还给ST舍得。4月15日，公司收到该笔款项。

复星系入主化解危机

射洪市政府行使控制权并没有多久，ST舍得又迎来了新主人。

2020年12月31日，复星集团旗下的上市公司豫园股份以45.3亿元通过司法拍卖竞得沱牌舍得集团70%的股权(间接持有公司29.9%股权)。2021年1月7日，ST舍得发布权益变动报告书。公司实控人由射洪县政府变成郭广昌，复星顺利入主ST舍得。

郭广昌成为公司实际控制人后，股价便接连涨停，即便在今年初白酒板块普遍回调下，股价依然再创新高。

市场的信心来源于复星系近几年对于白酒产业的决心。郭广昌曾在舍得2021年经销商大会上表示：未来将用复星的生态资源充分嫁接沱牌舍得，产生乘数效应。

业绩方面，自2015年至今，ST舍得的年度营收和净利润连续多年上涨。2015年净利润还只有712.8万元，到2019年已经变为5亿元，年复合增长接近200%。