當(dāng)新星DeepSeek以“黑馬”的姿態(tài)席卷全網(wǎng)時，這場技術(shù)風(fēng)暴遠(yuǎn)不止于社交媒體——它正以驚人的能量激活人工智能全產(chǎn)業(yè)鏈，從算法迭代到硬件革新，從應(yīng)用場景到商業(yè)模式，無不經(jīng)歷著顛覆性重構(gòu)。而這場革命的底層邏輯中，算力與存力的雙重引擎正成為最核心的戰(zhàn)場。

DeepSeek開源周第五天提出了Fire-Flyer File System，在文件系統(tǒng)層面對AI訓(xùn)練的特定場景進(jìn)行了優(yōu)化，可以大幅度提升SSD帶寬利用率。優(yōu)化的結(jié)果表明，SSD帶寬利用率的提升，大幅縮短了DeepSeek模型訓(xùn)練時間。

“這印證了AI時代，需要更強(qiáng)的存力來提升AI訓(xùn)練效率”。在MemoryS 2025存儲峰會上，平頭哥半導(dǎo)體產(chǎn)品總監(jiān)周冠鋒這樣表示。而在會上平頭哥展示的代表先進(jìn)AI存力的鎮(zhèn)岳510主控芯片得到了廣泛關(guān)注。

平頭哥半導(dǎo)體產(chǎn)品總監(jiān)周冠鋒

率先實現(xiàn)隨機(jī)寫破百萬

時間回到2024年末，網(wǎng)絡(luò)上出現(xiàn)了一款企業(yè)級SSD（憶恒創(chuàng)源PBlzae7 7A40）的測試，最吸睛的是高達(dá)百萬級IOPS的穩(wěn)態(tài)4KB隨機(jī)寫入成績——這恐怕是常規(guī)（非計算存儲）TLC SSD的最強(qiáng)隨機(jī)寫入性能了，相較之下，絕大多數(shù)SSD的隨機(jī)寫IOPS不超過50萬。

當(dāng)然，對于TLC SSD能夠達(dá)到百萬級隨機(jī)寫這個事情，我們認(rèn)為是遲早的事情，能夠在PCIe 5.0時代看到這個突破還是蠻驚喜的。畢竟這些年SSD的性能就是這樣一步一步發(fā)展上來的。增加主控通道和CE的數(shù)量、增加NAND介質(zhì)的Plane數(shù)量（主流TLC NAND Die的Plane已經(jīng)從2個發(fā)展到4個，部分較新的型號達(dá)到6個，甚至8個。針對SCM的SLC/MLC NAND Die還會設(shè)計更多的Plane。）都可以增加并行操作的規(guī)模，從而提高峰值性能。

細(xì)看測試數(shù)據(jù)之后，真正讓我們感到驚奇的其實是淺隊列的隨機(jī)寫性能，僅僅在隊列為1的情況下，就超過了20萬IOPS！這意味著隨機(jī)寫的時延不到5μs！通常PCIe 5.0 SSD的隨機(jī)寫時延在8μs左右，拉開性能差距的主要是隨著隊列深度增加，性能逐步達(dá)到峰值的高低有別。這個前所未有的低時延表現(xiàn)就不由得讓我們對SSD主控充滿了好奇：這是一款什么樣的主控？它到底是如何壓縮寫時延的？

PBlzae7 7A40的主控其實還真是個市場上的新面孔：鎮(zhèn)岳510，來自平頭哥半導(dǎo)體。

出道即登峰

鎮(zhèn)岳510的首次亮相是在2023云棲大會上，該款芯片為云計算場景做了深度定制。 發(fā)布時鎮(zhèn)岳510的一大亮點便時率先實現(xiàn)了4μs超低時延，比業(yè)界主流降低30%以上。 不過當(dāng)初業(yè)內(nèi)對這個數(shù)值確實關(guān)注度不高，直到搭載鎮(zhèn)岳510的商業(yè)化SSD出現(xiàn)，大家才對“4μs”這個指標(biāo)有了直觀且震撼的感受。

在這里我們先簡要復(fù)述一下鎮(zhèn)岳510的基本規(guī)格信息。鎮(zhèn)岳510采用平頭哥自研的芯片架構(gòu)，支持PCIe 5.0 x4單端口，內(nèi)置玄鐵R910RISC-V多核CPU系統(tǒng)，最高頻率1.6GHz，關(guān)鍵數(shù)據(jù)通路與命令通路大量采用定制硬件模塊加速。鎮(zhèn)岳510支持DDR ECC，最大DRAM容量32GB，速率支持DDR4-3200MT/s、DDR5-5200MT/s。NAND介質(zhì)方面，支持16通道，支持1xx層/2xx層 TLC/QLC，支持ONFI 4.2和Toggle 5.0接口。協(xié)議方面，支持NVMe 1.4b、ZNS、CMB、Multi-Namespace等。

鎮(zhèn)岳510標(biāo)稱的順序讀帶寬14GB/s，順序?qū)?0GB/s，隨機(jī)讀340萬IOPS，隨機(jī)寫250萬IOPS。QD1讀時延小于67μs，QD1寫時延小于4μs。

硬件加速實現(xiàn)超低時延

現(xiàn)在回顧鎮(zhèn)岳510的規(guī)格，它實現(xiàn)4μs超低時延的秘密就是“大量采用定制硬件模塊加速”。

其實，SSD的隨機(jī)寫時延并不包括NAND內(nèi)部的編程時間（典型值約500μs量級），而是在SSD主控收到寫入數(shù)據(jù)，分配寫入地址并依此改寫FTL表后，便向主機(jī)返回寫入完成的狀態(tài)。從主機(jī)發(fā)出指令，到狀態(tài)返回，其中的時間主要是主機(jī)、內(nèi)存、SSD主控通過PCIe多次交互的過程，寫入介質(zhì)的時間被隱藏在后臺。

在寫入操作中，從指令到FTL改表之間，需要進(jìn)行幾個操作：命令準(zhǔn)備（主機(jī)-內(nèi)存）、命令獲取（主機(jī)-內(nèi)存；主機(jī)-PCIe-SSD主控）、命令解析（SSD主控）、地址解析（SSD主控）、數(shù)據(jù)獲取（SSD主控-PCIe-內(nèi)存）、FTL改表（SSD主控）。

在以上過程中，命令準(zhǔn)備、命令獲取、數(shù)據(jù)獲取這幾步，其中主機(jī)的內(nèi)存、PCIe多次交互，每次時延在100ns到500ns之間。SSD主控能夠影響的是命令獲取、命令解析、地址解析、FTL改表，以及狀態(tài)返回。

上述幾個指令步驟，以及隊列管理、緩存管理等工作，大部分SSD主控是通過Firmware編程處理，控制主控硬件執(zhí)行。在鎮(zhèn)岳510中，這些工作全部交由專用的硬件加速器實現(xiàn)，不再需要Firmware參與，除非在某個環(huán)節(jié)檢測到異常。Firmware和通用核可以處理更復(fù)雜的問題，當(dāng)異常出現(xiàn)時，可以由Firmware介入。如此一來，正常場景下的操作都直接在硬件加速器中完成，避免了Firmware主導(dǎo)帶來的軟硬件交互開銷，時延和功耗都會明顯降低。

優(yōu)秀的算法創(chuàng)新

除了命令解析、地址解析等操作，平頭哥團(tuán)隊為鎮(zhèn)岳510開發(fā)的創(chuàng)新算法和加速器還有不少。

譬如針對數(shù)據(jù)糾錯，SSD主控普遍采用了LDPC（Low Density Parity Check Code）算法，糾錯性能強(qiáng)，而且由于逼近香農(nóng)極限，可以傳輸更多的有效數(shù)據(jù)。但是LDPC的計算復(fù)雜度較高，對硬件實現(xiàn)帶來了較高的挑戰(zhàn)。平頭哥通過對校驗矩陣H的構(gòu)造方法進(jìn)行全新設(shè)計，將BF+NMS算法做流水線整合，既保留了BF的高速率，還保留了NMS算法的高糾錯能力，同時最大化消除了LDPC算法中的譯碼環(huán)。鎮(zhèn)岳510的校驗矩陣設(shè)計還做了特殊的處理，使得用一套矩陣可以兼容多種碼率，這意味著一套矩陣可適配不同的NAND介質(zhì)，利用SSD的開發(fā)。

鎮(zhèn)岳510集成了自研的介質(zhì)電壓預(yù)測算法，可以在不同工況下預(yù)測閃存電壓漂移。這使得盡可能少的嘗試即可獲得適宜的讀取電壓，有利于降低時延、改善QoS，也進(jìn)一步降低LDPC解碼器的輸入誤碼率，

改良的LDPC算法和電壓預(yù)測算法也都是在專用硬件加速器中完成。這些算法，配合盤內(nèi)RAID，鎮(zhèn)岳510的UBER（Uncorrectable Bit Error Rate）指標(biāo)可以達(dá)到10-18，相當(dāng)于百億億筆數(shù)據(jù)才可能有一筆數(shù)據(jù)出錯。這一數(shù)字相對業(yè)內(nèi)標(biāo)桿提高了整整一個數(shù)量級，更好的保障了企業(yè)級SSD的數(shù)據(jù)可靠性需求。

阿里云的規(guī)模部署驗證

鎮(zhèn)岳510于2023年量產(chǎn)，現(xiàn)已在阿里云上規(guī)模上線部署。 在性能、能效、穩(wěn)定性等方面都獲得了驗證。

性能：基于鎮(zhèn)岳510的SSD順序讀帶寬可以達(dá)到14GB/s，順序?qū)憥?0GB/s以上，隨機(jī)讀IOPS可以達(dá)到340萬以上。高性能可以大幅提升阿里云EBS（彈性塊存儲）業(yè)務(wù)的帶寬、IOPS，提供更好的服務(wù)能力。

能效：基于鎮(zhèn)岳510的SSD功耗處于主流水平，得以實現(xiàn)42萬IOPS/W的高能效，有利于節(jié)省運(yùn)營成本。

服務(wù)水平：根據(jù)我們的經(jīng)驗，較高的隨機(jī)寫IOPS、較低的寫時延，對混合讀寫的測試表現(xiàn)有利。來自阿里云EBS的實測數(shù)據(jù)也驗證了這一點：鎮(zhèn)岳510的99.99%長尾時延相比友商SSD降低了92%。在分布式系統(tǒng)中，長尾時延直接影響集群服務(wù)的平穩(wěn)，過高的時延會帶來明顯的波動。為了控制長尾時延，通常只能降低該系統(tǒng)的負(fù)載。鎮(zhèn)岳510大幅降低長尾時延帶來的直接效益就是允許增加系統(tǒng)負(fù)載，可以提供更好的用戶體驗，提升SLA（Service Level Agreement，服務(wù)級別協(xié)議）。

鎮(zhèn)岳510提升QoS的手段可不僅僅是靠讀寫性能高，還有很多的細(xì)節(jié)。譬如底層的IO優(yōu)先級調(diào)度就很好地體現(xiàn)了來自云服務(wù)廠商的業(yè)務(wù)理解。NVMe規(guī)范中定義調(diào)度機(jī)制是按隊列調(diào)度，同一隊列優(yōu)先級相同。鎮(zhèn)岳510實現(xiàn)了基于IO粒度的優(yōu)先級調(diào)整，可以更為靈活地為IO獨(dú)立設(shè)置優(yōu)先級標(biāo)簽，更好地保障延遲敏感型IO的SLA。

鎮(zhèn)岳510還支持ZNS協(xié)議，讓數(shù)據(jù)排布根據(jù)業(yè)務(wù)優(yōu)化，減少寫入放大和垃圾回收時的數(shù)據(jù)移動。ZNS的Zone分區(qū)狀態(tài)由玄鐵R910通用核負(fù)責(zé)維護(hù)。

來自AI、金融行業(yè)的嚴(yán)苛要求

CFMS 2025中，我們看到憶恒創(chuàng)源、得瑞領(lǐng)新、佰維正在基于鎮(zhèn)岳510開發(fā)企業(yè)級SSD解決方案，相關(guān)產(chǎn)品陸續(xù)上市。這也代表著鎮(zhèn)岳510的產(chǎn)業(yè)化之路進(jìn)入了第二個階段：從阿里云走向外部，以滿足廣大企業(yè)級/數(shù)據(jù)中心用戶的需求。從本文開篇提到的測試成績看，鎮(zhèn)岳510與外部合作伙伴的第一款產(chǎn)品表現(xiàn)相當(dāng)驚艷，無愧于PCIe 5.0 SSD當(dāng)中的佼佼者，尤其適合當(dāng)前對于高性能、高可靠性SSD有迫切需求的領(lǐng)域，如AI、金融等。

以AI工作流為例，在數(shù)據(jù)準(zhǔn)備階段，大量數(shù)據(jù)需要被清洗、格式化，對SSD的讀、寫性能均衡。數(shù)據(jù)準(zhǔn)備階段可以占到整個預(yù)訓(xùn)練階段三分之一的時間，是一個大量消耗通用算力和反復(fù)讀寫存儲集群的過程。鎮(zhèn)岳510的寫性能優(yōu)勢在這個階段可以體現(xiàn)出價值。

在訓(xùn)練階段，需要頻繁讀取已經(jīng)處理好的數(shù)據(jù)。這個階段的數(shù)據(jù)量其實并不大，通常完全加載到節(jié)點內(nèi)部的SSD中。使用鎮(zhèn)岳510主控的SSD可以提供高達(dá)14GB/s的順序讀，以及400萬IOPS以上的隨機(jī)讀性能——盡可能高的讀性能有利于節(jié)約GPU時間。

檢查點的創(chuàng)建與恢復(fù)會導(dǎo)致昂貴的GPU時間陷入空閑，因此希望盡可能快速地完成檢查點操作。隨著集群規(guī)模越來越龐大，訓(xùn)練故障愈發(fā)頻繁，檢查點創(chuàng)建的時間間隔不斷縮短，已經(jīng)從早期的數(shù)小時調(diào)整至15分鐘之內(nèi)。檢查點的創(chuàng)建可先從GPU顯存復(fù)制到DRAM或本地SSD緩存盤，再異步寫入存儲集群。如果寫入SSD緩存盤，順序?qū)懶阅茉礁咴胶茫藭r鎮(zhèn)岳510提供的10GB/s以上的順序?qū)懶阅芸梢杂行p少GPU的等待時間。

在大模型的部署階段，微調(diào)和RAG是訪問強(qiáng)度比較高的環(huán)節(jié)。微調(diào)的需要與數(shù)據(jù)準(zhǔn)備、訓(xùn)練階段是類似的，只是規(guī)模會小一些。RAG通常需要配合向量數(shù)據(jù)庫，在嵌入后，向量數(shù)據(jù)庫的容量會增加到原始數(shù)據(jù)的數(shù)倍甚至十倍以上。鎮(zhèn)岳510超高的隨機(jī)訪問性能，可以幫助壓縮首Token的生成時間。

在行業(yè)應(yīng)用場景中，比如對于金融行業(yè)而言，對存儲系統(tǒng)的要求不僅是性能高，還有嚴(yán)苛的可靠性要求。

金融行業(yè)的數(shù)據(jù)庫規(guī)模遠(yuǎn)大于AI訓(xùn)練集群，通常使用分布式數(shù)據(jù)庫，要求具有高可用性和強(qiáng)大并發(fā)處理能力。鎮(zhèn)岳510提供的超高讀寫帶寬、超高的隨機(jī)讀寫性能均有利于提高分布式數(shù)據(jù)庫的并發(fā)事務(wù)吞吐量。尤其值得一提的是，前面曾經(jīng)提到過的長尾時延指標(biāo)在分布式系統(tǒng)中尤其重要，否則任何交易數(shù)據(jù)因為落盤時間意外過長，都有可能導(dǎo)致集群出現(xiàn)抖動，嚴(yán)重的可能導(dǎo)致后續(xù)業(yè)務(wù)的擁塞。

上一段是從性能，或者說“硬實力”的角度去看鎮(zhèn)岳510如何滿足金融行業(yè)高并發(fā)、高可用性的需求。其實鎮(zhèn)岳510還有諸多“軟實力”進(jìn)一步為高可用性目標(biāo)保駕護(hù)航。譬如，鎮(zhèn)岳510可以IO為單位，按照存儲語義校驗，支持在線校驗、支持后臺巡檢。后臺巡檢不需要將數(shù)據(jù)讀出到服務(wù)器，可以減少CPU算力、內(nèi)存帶寬、PCIe帶寬的浪費(fèi)，更重要的是，巡檢可以預(yù)防SSD數(shù)據(jù)出現(xiàn)靜默錯誤。對于強(qiáng)調(diào)高可用性的存儲系統(tǒng)而言，即使單盤故障不會導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失，但重建依舊會影響集群性能。

結(jié)語

鎮(zhèn)岳510 作為一款要完全跑通產(chǎn)業(yè)化、商業(yè)化的產(chǎn)品，用一年多的時間，在阿里云內(nèi)部獲得了規(guī)模化的、充分的驗證，證明除了云服務(wù)、AI外，其頂尖性能對高性能企業(yè)存儲（AI、OLTP等）也有很大的吸引力。

在CFMS 2025中，我們很高興地看到鎮(zhèn)岳510合作伙伴正在不斷壯大，與會者對于這一全新方案展現(xiàn)出來的技術(shù)實力充滿熱情與期許。不論是AI訓(xùn)練與落地的熱潮，亦或是主控+介質(zhì)的合作共贏，我們期待鎮(zhèn)岳510的頂級性能不負(fù)時代。