中国存储登顶记：3000 万次心跳和 30 年山河轰鸣
03-21
（一）“3000 万”的狂野承诺
2024 年深秋。一间宽大的会议室里，三十多位来自曙光存储团队的老师傅围坐，盯着屏幕上平平无奇的代码。别被他们白面书生的长相给骗了，实际上，他们背地里玩儿的比谁都刺激。。。如果我们可以缩小，顺着屏幕背后的线缆往深处走，会进入一个硕大的计算机集群。几分钟后，它将会爆发狂野威力，瞬间模拟出上千万人同时在网上浏览、购物、下单、转账的混乱操作。而这些操作产生的每一条读取和写入数据的请求，都会如枪林弹雨般射向我们今天的主角：一套名为 FlashNexus 的存储系统。具体来说，是要顶住每秒 3000 万次的读写请求——简称为 3000 万 IOPS。你不妨想象一个宇宙空间里的硕大仓库，里面的货架上摆满了箱子。一秒内就有 3000 万个箱子被搬进搬出，而且是要指定货架指定位置，无一错漏。这个成绩，会被如实记录在评测软件中，反手发给世界最权威的机构 SPC（存储性能委员会）。一旦通过认证，FlashNexus 就会以绝对优势登上“SPC-1 榜单”的第一位。我猜有浅友会说：技术我不懂，但按照咱中国人做事的稳妥方式，老师傅肯定已经背地里研发到万无一失，这次测试只是最后走个秀，没有通不过的道理吧？这个榜单相当于存储领域的奥运会：3000 万 IOPS 不仅意味着金牌，还意味着新的世界纪录。2025 年，小米 SU7 Ultra 在上海国际赛道创造了 2:09.944 的量产车最快圈速的世界纪录。而为了创造这个圈速，小米使用了两台车，一台车去冲榜的间隙，另一台车就原地加电换胎保养。即使这样呵护备至，也总会有微小的意外扰动成绩。当天的车手跑了很多圈，从中午飙到黄昏，才终于把最佳成绩从 2 分11 秒多刷到 2 分 10 秒以下。你说这个世界纪录是真的吗？当然是真的。你说这个纪录能一次达到吗？老天不会对你那么好的。回到 FlashNexus 的测试现场，事情的本质是一样的。3000 万的性能指标，是老师傅在产品设计之初就立下的承诺。实际上，在这之前，团队已经试运行过两次测试程序，结果就因为某块硬盘和网卡有微小的瑕疵，导致测试结果有一瞬间崩到了 2000 多万。虽然抖动只有一秒左右，但套用《霸王别姬》里程蝶衣的话：差一秒，差几百毫秒、几十毫秒，都不算 3000 万！这一次，老师傅们又肝了一个礼拜，绞尽脑汁把所有的点位都做了检查加固。此刻拔剑四顾，能做的好像只剩祈祷了。当时正好是曙光存储部门成立 20 周年， 单位给发了水果。他们七手八脚拿来几个柿子和橙子，然后找了根雪糕棍，写了个“榜”字。堆在一起：打榜事立成（大棒、柿子、立着的橙子）。郭照斌看了看，觉得团队搞玄学的最高水平也就是谐音梗了，没啥说的了，图灵保佑，冯·诺依曼保佑——走你！随着回车键清脆的响动，数据如海啸奔涌，通过光纤管道高压直喷到 FlashNexus。随即，根据测试程序的预设，数据流量变成一条条排浪，从低逐渐到高，从高逐渐到低，然后高低突然切换，用最虐的方式拍打着存储系统的堤岸。在这头的屏幕上，IOPS 的实时数据和老师傅的心跳也随之脉冲。最挑战的时刻来了，流量洪峰开始全速冲击。所有人都凝固在原地，死死盯着开头的那个 3 字。而任凭其他数字疯狂跳动，3 始终是 3！这些师傅中，很多都默默搞了十几、二十年存储技术，把人生最好的年华倾倒在了晶片和代码之间。正因为系统里的 1000 万行代码全部来自于他们的岁月和指尖，他们才知道这 3000 万 IOPS 的承诺有多狂野，才知道这 3000 万 IOPS 对脚下的山河意味着什么。SPC-1 榜单被新的世界记录刷新
（二）是谁来自山河湖海，却囿于“最后一块拼图”
你看到的这些文字本身，当然要和其他内容一起放在平台的存储系统里，供全球所有人随时调阅，不能出现任何延迟和过载。你随时能给手机充电，是因为我们国家拥有稳定的电力系统。而电网如此稳定，是因为每时每刻全国的高压变电站都会回传海量的数据，使得调度系统可以精确平衡电网的压力。你正在使用的网络流量，是靠遍布全国的 5G 基站提供的服务。你之所以不用操心信号抖动，是因为电信运营商会把所有基站的工作数据回传，用于实时分析、监测。可以这样说：手机、电脑、智能汽车，无论什么设备，它们的本质工作都是计算；而计算产生数据，数据必定要安驻在某个存储系统。如今成百上千种存储产品“毫无存在感地”支撑着我们生活的方方面面，就像大河纵横，载千帆竞流。有趣的是，无论沿着哪条支脉漫溯，我们都会来到同一个湍急的上游：1980 年代，新中国敞开了大门，从百年踉跄里爬起来，站稳姿势准备拥抱世界。可两手空空的感觉真难受，一切可能性的源头都是“能源”。为了勘探石油，石油工业部的专家必须依靠“高性能计算设备”对地震波进行计算。而当时，满足需求的只有 Made in USA 的大型机。外国人大发慈悲，同意用高于市场价几倍的价格卖给我们。不过，为了防止我们“偷偷”用它进行军事计算，专门在外面建了一个玻璃罩，钥匙在他们手里，只有在洋人的监视下才能操作。君子报仇，十年不晚。我们的民用高性能计算研究，就大概始于那时。在国家 863 计划的指导下，1993 年，李国杰院士带着中科院的一群年轻人开发了“曙光一号”，用分布式高性能计算突破了垄断。而后时光奔流，曙光系列高性能计算系统成为国之重器，中科曙光公司也由此成立，日益壮大。如今我们对制造世界一流的高性能计算、世界一流的云计算和人工智能基建有一种迷之执念，这大概都源自 80 年代“计算饥渴”造就的肌肉记忆。曙光公司从 2004 年开始研发“分布式存储系统”，一开始只是作为自家高性能计算的“陪嫁丫鬟”，但后来丫鬟也变成了大女主，开始独立进入石油、电力、证券、 银行、电信等等领域， 20 年来跨越山海，承托着国计民生的底层数据。分布式存储，简单理解就是用一个“调度系统”把很多普通服务器里的硬盘连接起来，组成一个大硬盘。仓库规格各异，之间也不用打通，甚至不在一地。反正要找什么东西，调度系统知道去哪个仓库找，不就行了吗？有了它，你只要不断把新仓库连接进系统里，就相当于造出无限扩展的仓储系统了！对于用户众多，又非常在意存储成本的中国企业来说，这技术简直太“解恨”了。但这里有个小问题：“量大管饱”不是生活的全部，有时候，我们需要的是“米其林三星”！把这么多仓库统筹起来，必然需要复杂的调度系统，而调度的本质是信息在不同层级的模块里流转。就像一家公司，制度越复杂，层级越多，决策流程就越长，干个事儿就越费时间。假如一个存储节点突发故障，故障信号层层传输到调度系统需要几秒钟，这时调度系统需要赶紧选定备用节点。由于节点分散在各处，调度指令还需要通过网线远程传输。等备节点解析信号，拉起服务，系统恢复平稳，全过程怎么说也得要 15-30 秒。就算技术特别牛，能压缩到 10 秒，那也已经接近物理极限了。可别说 10 秒，仅仅 1 秒的“罢工”，对很多国之重器来说都是“不能承受之重”。曙光存储 FlashNexus 产品经理卫然给我列举了几个数据：银行数据库的存储系统如果出现 1 秒故障，就会有 2000 笔跨行转账无法被记录，需要手动对账；电信计费的存储系统如果出现 1 秒故障 ，就会造成 1000 个用户流量超标时无法及时提醒，导致资费损失；证券报价数据库存储系统卡顿 1 毫秒，在上面购买沪深 300 基金的用户损失就是 78 万元。
话说，大概在 2017-2018 年，前线就不断传回来消息：金融、能源、电信用户最核心的数据库，迫切需要搭配一种顶级存储，既要要极其稳定，又要极其高速，还要支持极高并发。人家已经立了英雄贴。只要能解燃眉之急，哪怕贵点儿也没问题！其实曙光存储上上下下的师傅们心里都门清：这种既要又要还要，恐怕只有一种存储产品可以满足，那就是——集中式全闪存储！所谓“全闪”，就是承载数据的硬盘不能是普通的 HDD 硬盘，而要使用更快速的 SSD，也就是我们说的闪存盘；所谓“集中式”，就是不使用零散的服务器，而是定制一套机柜，里面的板卡和芯片都是专门设计的，把闪存盘放在一起“军事化管理”，从而让系统达到极限性能。
如果用仓库的比喻，就是建设一个巨型仓库，里面通道布局、机械结构、人员配置都统一设计；而且所有货架都靠电子系统寻找位置，无论是放东西还是拿东西，都比过去用机械臂找快上万倍。这么庞大又精密的东西，妥妥是存储界的顶级贵族。。。它真的能造出来吗？要研究世界上最快的存储系统，咱们只需要打开一个榜单——SPC-1。六年前，郭照斌他们就曾经瞪着这个榜单，上面一水儿都是美国老牌公司：EMC、IBM 之类。实际上，当时中国的银行和券商，为了保证服务的极限可靠性，核心存储也只能从这些外国产品里挑。不是不想支持国产，只不过支持“中国设备”就没办法支持“中国用户”。。。没错，即便已经到了 2018 年，“玻璃房子”的幽灵仍在萦绕。这些“金榜题名”的公司随便哪个都比曙光存储的资金多十倍，人力多十倍，技术积累还多十几年。反观曙光团队自己，虽然已经有了不错的分布式存储产品，可集中式存储，尤其是“集中式全闪存储”，逻辑结构差异巨大，老师傅相当于重开一局，不仅每一行代码都要重头写，甚至连团队都得从头招聘。回到历史的当下，2018 年世界正急打转向：美国变脸，对中国的技术封锁开始动了真格，敞开的门正迅速关闭。一旦拿下“集中式全闪存储”，曙光存储将代表中国摘取存储系统皇冠上的明珠，也补上产品线最后一块缺失的拼图。一旦拿不下。。。后面虽不能断言没机会，但代价可能会指数级提高。。。曙光分布式存储的一些技术骨干组成了“敢死队”，向集中式全闪存储进发，郭照斌就是其中一员。隔着玻璃看历史，总因细节模糊而显平淡。但如果穿越回去，和他们一起站在悬崖边，面对未知的命运却仍要纵身而下时，我们能听到耳边呼啸的风。1993 年，曙光的前辈们曾经面对更加恐怖的深渊。而他们走到了对岸，用“高性能计算”化成利剑劈开玻璃房子。2004 年，分布式存储的同事们也面临幽深的峡谷。他们同样走到了对岸，用极致性价比做出了外国产品的“平替”。对这些故事的无数次重温，也许就是系在集中式存储团队身上唯一却无比坚固的“保险绳”。（三）存储系统的“特斯拉时刻”
严格说，这是曙光存储第一次冲击“集中式全闪存储”，但不是第一次冲击“集中式存储”。如果用汽车类比：“集中式全闪存储”就是电动车，而传统的“集中式机械硬盘存储”就是燃油车。从燃油车到电动车，似乎只是核心动力部件从发动机变成了电动机，但为了适应它，其他所有的传动结构都要发生天翻地覆的变化。甚至可以说，电动车和燃油车已经是两个不同的物种。机械臂的运动有点像咱们在书架上找书时候的手指头，顺次点着书脊，看到要找的目标，就抽出来。这就是“寻道”。它有点像咱们取快递的柜子，你只要输入柜子号，背后的电路板就直接控制相应的柜门弹开了。完全不需要寻道的过程。你用闪存盘代替机械硬盘，存储系统总体性能就提升了一万倍吗？要说清楚这个事情，不能只看货架，还要请上另一个角色——仓库管理员。货架只是无情的存取机器，得有一个管理员来告诉它需要把东西存在哪，或者从哪个位置取东西啊！现在假设你就是管理员，如果用“机械货架”，会是这样的局面：1）你的老板一下给了你 100 条指令，要你从仓库里找出这 100 件东西，越快越好。2）你拿出 1 号指令，对一个货架说：你去给我拿这个 A 货物。3）货架收到指令开始寻找，由于机械臂速度有限，可能得半小时才能找到。
在原地哼着小曲儿，等货架把东西找来？老板肯定炒你鱿鱼啊！没错，因为你这个管理员的效率比货架的效率高太多，最好的办法就是把任务穿插起来：3）被“钉”后，你暂停布置任务，把这个 A 货物拿给客户。4）然后你再回来继续布置任务，直到下一个 B 货物被找到。
这个打断你的操作，专有名词就叫做 CPU 的“中断”。现在，我们原地把机械货架换成电子货架，哪怕其他条件都不变，局面也大不一样了：1）你给第一个货架布置完任务，让它去找 A 货物，然后你跑去给第二个货架布置任务。2）结果你第二个任务刚布置一半，就听“钉”的一声——第一个货架已经把东西送来了。3）你只好先把 A 货物送走，回来继续布置任务。但这么一折腾，你已经忘了刚才说到哪了，还得回忆半天。
你看，由于电子货架速度太快，导致你布置任务的过程被频繁打断，每次打断和续上都需要额外的时间和计算。发布任务，原地等货架找来，把货送出去，再布置第二个任务。也就是说，如果仓库里全是电子货架（闪存盘），反而不需要机械货架（机械硬盘）那么冗杂的调度逻辑。其实，曙光存储早在 2012 年就尝试用机械硬盘设计集中式存储，但其中的代码太复杂，而且很多逻辑都固化在硬件中，被国外垄断，卖得死贵。所以那次尝试并不成功。所谓不成功，就是产品做出来了，但是性价比没有“Made in China”的样子。过去，我们按照燃油车的技术路线追赶，不仅技术复杂，而且前面全是别人下的专利绊子，非常不划算。所以中国燃油车一直没有做到世界顶尖。后来，我们直接换道超车，做技术更简洁、竞争更小、前景更广阔的电动车。只不过，换道不是想换就能换，这里需要一个巨大的“天时”。电动车的技术路线早就存在了（其实人类是先发明的电动车，后发明的燃油车），但世界上一直没有一家成功的电动车企业。直到 2015 年，电驱和电池技术迅速成熟，价格大幅下降。具备以上条件，才能有企业可能整合这些技术，制造出性价比优异的电动车，挑战油车的地位。而在 2018 年左右，同样的事情再次上演：闪存价格开始大幅下降。从 2018 年开始闪存价格下降斜率变快，预计 2026 年会比机械硬盘更便宜。特斯拉时刻的出现，意味着中国存储产业换道超车的时间窗口已经打开。当时有远见的中国师傅都看到了这个历史之门透出的光芒：不只是曙光，包括华为、浪潮、紫光、金山在内的中国企业全在这个时间点大幅投入全闪存储的研发。沧海横流，接下来谁最牛，真的就是拼每一行代码，每一颗芯片，每一块板卡上的每一束电流了。（四）“豪华仓库”变形记
要说清楚“集中式全闪存储”里面的狠活儿，咱们不妨线把仓库工作的状态放在舞台上完整表演一遍。
