解析第四代英特尔® 至强® 可扩展处理器存储引擎

针对一级压缩，英特尔® 数据保护与压缩加速技术可使内核用量减少高达 95%，吞吐量提升高达 2 倍；针对小数据包随机读取，英特尔® 数据流加速器可使 IOPS 提升高达 1.21 倍，时延降低高达 18%；英特尔® 存内分析加速器可使 RocksDB 性能提升高达 3 倍。

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当 CPU 可以将存储功能卸载至内置加速器时，便可将释放出来的内核用于业务关键型工作负载，例如支持在超融合基础设施、虚拟机和容器上运行应用，或者为客户提供更多云服务。有了第四代英特尔® 至强® 可扩展处理器和英特尔® 存储引擎，您可以支持大规模存储，同时内核仍有余量。

—Ronak Singhal，英特尔高级院士

第四代英特尔® 至强® 可扩展处理器采用内置加速器，使 CPU 能够卸载加密、压缩以及数据传输和转换等关键存储任务。这些英特尔® 存储引擎既能提升特定工作负载的性能，又能释放 CPU 内核用于处理业务关键型应用。

存储工作负载至关重要，且呈指数级增长

数据可以说是任何企业的重要资产之一，前提是您能够获取、分析并利用它们。收集的数据越多，可以提取的潜在洞察就越多。当然，数据收集的越多，进行数据加密、压缩、传输和转换所需的存储、带宽及算力就越多。随着数据仓库的规模发展至 PB 级以上，数据存储和管理消耗的算力也越来越多。

第四代英特尔® 至强® 可扩展处理器的英特尔® 存储引擎将外部加速器的功能整合到处理器中。将这些加速器内置到 CPU 中，避免了系统向外部设备传输数据时产生的瓶颈和时延问题，同时又从整体上降低了复杂性和成本。

存储、安全和数据传输不断对 CPU 提出需求

数据存储、传输和转换是数据中心、Web 服务器和网络功能永久的任务。将特定任务卸载到专用加速器上是一种经验证能够提升整体容量和性能的策略。

压缩/解压缩：压缩数据以减少数据占用的存储空间和所需的带宽是一项至关重要的性能和容量策略。如今，压缩/解压缩是数据中心存储、企业数据库、内容分发网络和网络连接一项密集型任务。
加密/解密：保护静态数据及传输中和处理中的数据，需要在每个步骤进行加密。将文件写入磁盘前需要加密，访问文件时则需要解密。服务器必须对每次读取和写入存储层的数据进行加密和身份验证。加密和哈希是持续进行的处理器密集型任务。
数据传输：数据从存储层传输到内存、从内存传输到 CPU，以及在网络节点间的传输，都属于重要工作负载。由于企业和机构力图分析越来越多的数据以获取洞察，因此数据集的体量不断扩大，对算力、存储容量和网络带宽的需求便水涨船高。
内存操作：运行企业内存数据库已经成为推荐引擎、信用审查和欺诈检测等近实时工作负载的标准流程。随着内存阵列增长至 TB 级甚至更高，内存和 CPU 之间的数据传输已成为自身的一个瓶颈。

英特尔® 存储引擎：面向存储工作负载的内置加速器

将工作负载加速器整合到 CPU 有三大优势。首先，使用内置加速器避免了使用嵌入式加速卡和外部设备时必然产生的 I/O 瓶颈和时延问题。其次，与单纯使用 CPU 相比，使用内置加速器能够更快地处理特定工作负载。第三，使用内置加速器，CPU 便可卸载任务，为需要性能更高的计算资源的工作负载留出余量。

第四代英特尔® 至强® 可扩展处理器可以将批量压缩、加密和数据传输工作负载卸载到英特尔® 存储引擎，获得优于仅依靠 CPU 所能实现的性能。这些加速器大多内置于处理器的指令集架构 (ISA) 中。卸载工作负载涉及相对简单地修改代码、启用驱动程序和配置 BIOS 设置。

借助第四代英特尔® 至强® 可扩展处理器提升存储性能
更少内核，更快压缩	更高效的读写	更快的数据库
英特尔® 数据保护与压缩加速技术（英特尔® QAT） ›	英特尔® 数据流加速器（英特尔® DSA） ›	英特尔® 存内分析加速器（英特尔® IAA） ›
高达 95% 的内核用量降幅以及高达 2 倍的吞吐量提升（针对一级压缩）¹	高达 1.21 倍 IOPS 提升以及高达 18% 的时延降幅（针对小数据包随机读取，与英特尔® 智能存储加速库对比）²	高达 3 倍 RocksDB 性能提升³

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英特尔® 数据保护与压缩加速技术：加密和压缩卸载引擎

英特尔® 数据保护与压缩加速技术（Intel® QuickAssist Technology，英特尔® QAT）之前作为外部加速器提供，现在成为第四代英特尔® 至强® 可扩展处理器的内置加速器，使时延较上一代产品更低。CPU 将加密、压缩和公钥交换工作负载交给英特尔® QAT 处理，这样一来，所释放的 CPU 周期就可以执行其他工作负载。即时压缩减少了存储占用空间、节省了网络流量，而快速加密则提升了 Web 连接和 API 调用的吞吐量。

英特尔® 卷管理设备：整合 NVMe 设备控制功能

英特尔® 卷管理设备（Intel® Volume Management Device，英特尔® VMD）将 NVMe 设备控制功能整合到 CPU 中。它作为英特尔® 至强® 可扩展处理器的一项重要技术，广泛用于超融合基础设施，实现 NVMe 存储设备的统一管理。英特尔® VMD 支持英特尔® Virtual RAID on CPU（英特尔® VROC），以及

面向 NVMe 设备的热插拔、意外移除和 LED 闪烁指示。利用英特尔® VMD 来管理固态盘存储可提升可靠性、可用性和可维护性。

英特尔® 数据流加速器：提升 CPU 内外的数据传输速度

英特尔® 数据流加速器（Intel® Data Streaming Accelerator，英特尔® DSA）是我们的新一代直接内存访问 (DMA) 引擎。它通过加速数据传输和转换操作（例如数据完整性校验和去重）大幅提升吞吐量。英特尔® DSA 在 CPU 上（内存、缓存和处理器内核之间）以及 CPU 之外（附加内存、存储和网络资源）都能发挥作用。这种对性能的提升使 I/O、数据传输和数据包处理更高效。

英特尔® 存内分析加速器：内存数据库压缩

内存数据库对于洞察驱动型事务和决策至关重要。但是，大型数据集在内存和 CPU 间的传输既需要时间也需要算力，即使是在内存或持久内存中也是如此。英特尔® 存内分析加速器（Intel® In-Memory Analytics Accelerator，英特尔® IAA）通过压缩和解压缩在处理器、内存和持久内存间传输的数据，实现了快速数据交换及工作负载处理。缩小内存占用空间意味着数据传输时间更短、CPU 工作量更小。此外，这一加速器还可以处理压缩/解压缩任务，使这些操作无需额外消耗 CPU 周期。

英特尔® 存储引擎——性能超过仅使用 CPU
工作负载	加速器
压缩/ 解压缩：降低存储占用空间，在传输前压缩文件	英特尔® 数据保护与压缩加速技术：加速即时压缩，释放 CPU 内核
加密/解密：无处不在的 CPU 密集型任务，确保静态数据及传输中和使用中数据的安全	英特尔® 数据保护与压缩加速技术：加速加密与身份验证，释放 CPU 内核
数据传输/转换：常见的存储功能和操作，例如数据完整性校验和去重	英特尔® 数据流加速器：提高数据路径中数据的传输量和传输速度²，实现读写与复制加速，同时释放 CPU 内核
内存操作：内存和 CPU 间的大规模数据传输	英特尔® 存内分析加速器：对在处理器、内存、持久内存之间传输的数据进行压缩和解压缩，从而提高吞吐量³

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结论：英特尔® 存储引擎提升性能和价值

将存储加速器内置于第四代英特尔® 至强® 可扩展处理器中，大大提升了性能，让企业更有能力创造商业价值。从系统制造商、企业和云服务提供商，到构建、使用和优化数据密集型服务的架构师和开发人员，都能够从中获益。

有何区别？

英特尔® 存内分析加速器与英特尔® 数据保护与压缩加速技术的对比

在第四代英特尔® 至强® 可扩展处理器中，英特尔® IAA 和英特尔® QAT 都能从处理器内核卸载压缩工作负载。但对这两种加速器而言，数据压缩的类型有所不同。

· 英特尔® IAA 可通过压缩/解压缩内存数据帮助实现 CPU 和内存间的数据传输加速。它适合列式压缩和数据库查询，能够大幅提升内存计算性能；

· 而英特尔® QAT 则可对存储和传输中的数据进行批量压缩/解压缩。此外，它还可以处理加密工作负载，因此非常适合于为采用 LZ4 无损压缩和 OpenSSL 等标准的解压缩-加密-解密-压缩链式操作加速。

总而言之，英特尔® QAT 适用于本地、云端和混合存储，而英特尔® IAA 则适用于内存计算。