2018 年 12 月初，一場 7 級北風(fēng)讓北京的氣溫下跌至零下 10 度。當(dāng)北京海云捷迅科技股份有限公司（下文簡稱：海云捷迅）的工程師李偉走到某三甲醫(yī)院大門口時(shí)，內(nèi)心的焦慮讓他沒有察覺到一丁點(diǎn)寒冷。兩天前，這個(gè)客戶提出的一個(gè)需求讓李偉非常為難：云平臺(tái)中的一臺(tái)物理服務(wù)器因?yàn)檫M(jìn)行升級需要關(guān)機(jī)，要將上面運(yùn)行 HIS 系統(tǒng)的虛擬機(jī)熱遷移到另外一臺(tái)服務(wù)器上。李偉知道，HIS 系統(tǒng)是醫(yī)院信息化系統(tǒng)的核心，且運(yùn)行壓力很大，極高的負(fù)載很可能導(dǎo)致熱遷移失敗。而一旦熱遷移失敗，就會(huì)影響本次升級工作，嚴(yán)重的話還可能導(dǎo)致全院核心業(yè)務(wù)系統(tǒng)的癱瘓。

實(shí)際上，很多云計(jì)算用戶都面臨同樣的問題。云上運(yùn)行的業(yè)務(wù)往往都是負(fù)載龐雜的核心業(yè)務(wù)系統(tǒng)，無法停機(jī)進(jìn)行冷遷移。而要成功熱遷移，對底層 IT 設(shè)施將帶來巨大挑戰(zhàn)。李偉后來回憶道：“如果當(dāng)時(shí)有不占用 CPU 資源進(jìn)行數(shù)據(jù)壓縮從而大幅提升熱遷移成功率的技術(shù)，許多客戶的痛點(diǎn)就能迎刃而解。”

既高效又安全的底層技術(shù)
釋放CPU資源給上層業(yè)務(wù)

可能當(dāng)時(shí)的李偉也不曾想到，幾年以后自己會(huì)和這樣的技術(shù)不期而遇。它就是英特爾 數(shù)據(jù)保護(hù)與壓縮加速技術(shù)（下文簡稱：英特爾 QAT）。英特爾 QAT 是英特爾面向高性能安全性、私鑰保護(hù)和壓縮/解壓縮等場景推出的一個(gè)硬件加速技術(shù)，能夠以硬件方式為高效的壓縮算法進(jìn)行數(shù)據(jù)壓縮，在不額外增加 CPU 負(fù)載的前提下，提高數(shù)據(jù)壓縮效率，有效提升應(yīng)用程序和平臺(tái)的性能。目前，英特爾 QAT 作為內(nèi)置加速器被集成至最新的第四代英特爾 至強(qiáng) 可擴(kuò)展處理器中，可通過卸載加密、解密和壓縮釋放處理器內(nèi)核，從而讓系統(tǒng)能夠支持更多客戶端運(yùn)行或?qū)崿F(xiàn)降低能耗的目的。

李偉所在的海云捷迅為企業(yè)用戶提供統(tǒng)一管理多種云資源的云計(jì)算管理平臺(tái)和服務(wù)，他表示，對于云用戶而言，尤其是在超融合場景，一定希望把所購買的 CPU 資源完全用于業(yè)務(wù)，而不需要在底層的數(shù)據(jù)壓縮、傳輸?shù)葓鼍跋?CPU 資源。包括英特爾 QAT 在內(nèi)的英特爾 CPU 內(nèi)置加速器，能將底層任務(wù)從 CPU 卸載到加速器中進(jìn)行，最大限度地把 CPU 資源留給業(yè)務(wù)，大幅提升了云用戶的 ROI。

實(shí)際上，壓縮技術(shù)的用武之地并不僅限于云平臺(tái)，在存儲(chǔ)領(lǐng)域它更是起到了至關(guān)重要的作用。北京星辰天合科技股份有限公司（下文簡稱：星辰天合）架構(gòu)師劉名欣一直希望在數(shù)據(jù)壓縮加速方面尋求突破，而當(dāng)他遇到英特爾 QAT時(shí)，同樣抑制不住內(nèi)心的興奮。星辰天合作為一家軟件定義存儲(chǔ)服務(wù)的提供商，對壓縮技術(shù)有著天然的需求。劉名欣和他的團(tuán)隊(duì)成員在設(shè)計(jì)星辰天合新一代全閃分布式存儲(chǔ)系統(tǒng) XINFINI9000 的時(shí)候，就碰到了這個(gè)典型問題：在全閃存儲(chǔ)系統(tǒng)中，由于NVME盤成本高，為提升全閃存儲(chǔ)的性價(jià)比，需要在存儲(chǔ)層面將數(shù)據(jù)壓縮之后再進(jìn)行存儲(chǔ)，因此全閃存儲(chǔ)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，必須具備數(shù)據(jù)縮減（壓縮）的功能。但是，傳統(tǒng)方式處理壓縮和解壓縮操作，會(huì)大量占用全閃存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)的 CPU 資源，將無法保證系統(tǒng)的低延時(shí)，出現(xiàn)性能抖動(dòng)，造成非常不好的用戶體驗(yàn)，對存儲(chǔ)系統(tǒng)的整體性能帶來巨大挑戰(zhàn)。

在和英特爾工程師交流探討之后，劉名欣團(tuán)隊(duì)有了新的破題思路。英特爾 QAT在不消耗 CPU 資源的情況下帶來的理想數(shù)據(jù)壓縮效果，從根本上解決了劉名欣團(tuán)隊(duì)遇到的問題。在后期系統(tǒng)研發(fā)測試中，英特爾和星辰天合深度合作，提供硬件設(shè)備及技術(shù)支持，使系統(tǒng)的研發(fā)順利且成功的完成。

從量變到質(zhì)變
技術(shù)變革推動(dòng)行業(yè)變革

對于海云捷迅這類云廠商而言，高負(fù)載虛擬機(jī)熱遷移的成功率低是很難邁過的坎，當(dāng)虛擬機(jī)內(nèi)存數(shù)據(jù)更新速度大于遷移速度時(shí)，就可能會(huì)導(dǎo)致遷移失敗。而英特爾 QAT對數(shù)據(jù)的高效壓縮，使海云捷迅云平臺(tái)上的虛擬機(jī)熱遷移效率和成功率均得到了明顯的提升。海云捷迅分別針對高負(fù)載與無負(fù)載環(huán)境下，以數(shù)據(jù)壓縮的方式進(jìn)行虛擬機(jī)熱遷移測試，并對比遷移的總耗時(shí)。結(jié)果顯示，在無負(fù)載環(huán)境中，啟用英特爾 QAT后熱遷移效率提升了 8.17 倍；在高負(fù)載環(huán)境中，啟用英特爾 QAT后熱遷移效率提升了 6.97 倍。更為重要的是，高負(fù)載環(huán)境下未啟用英特爾 QAT可能會(huì)出現(xiàn)遷移失敗，啟動(dòng)后的熱遷移均能夠順利完成¹。

海云捷迅虛擬機(jī)熱遷移效率比較

海云捷迅李偉表示，以前因?yàn)槌晒β实?，所以企業(yè)往往不敢做虛擬機(jī)熱遷移。這就是技術(shù)的短板壓抑了企業(yè)的實(shí)際需求。當(dāng)英特爾 QAT這類新技術(shù)出現(xiàn)，使用戶不再談熱遷移色變，從而推動(dòng)用戶行為的改變，進(jìn)而可能會(huì)對企業(yè)的信息化管理和決策產(chǎn)生積極的影響。

同樣，在存儲(chǔ)行業(yè)，隨著AI尤其是大模型的爆發(fā)式增長，用戶對存儲(chǔ)的性能和高可用的需求越來越高，全閃存儲(chǔ)也是未來重要的發(fā)展方向，確保全閃存儲(chǔ)系統(tǒng)的性能，就成為了星辰天合這樣的存儲(chǔ)系統(tǒng)公司的重要使命。星辰天合劉名欣認(rèn)為，在全閃存儲(chǔ)時(shí)代，英特爾 QAT將對系統(tǒng)的高性能低延遲起到至關(guān)重要的作用，甚至?xí)苿?dòng)行業(yè)的變革。

從技術(shù)到生態(tài)
廣泛合作拓展英特爾 QAT應(yīng)用場景

星辰天合的工程師劉名欣曾表示，英特爾不僅能夠提供強(qiáng)大的產(chǎn)品，英特爾工程師提供的新思路讓他受益匪淺。而在李偉看來，英特爾強(qiáng)大的技術(shù)專家支持是海云捷迅 QAT 項(xiàng)目成功的關(guān)鍵因素?！坝⑻貭柌恢皇墙o合作伙伴提供硬件，還可以與合作伙伴一起進(jìn)行底層的軟件開發(fā)和編譯，大幅縮短了項(xiàng)目周期。同時(shí)，我們的技術(shù)團(tuán)隊(duì)在合作過程中也得到了很大的能力提升?！崩顐フf。

海云捷迅李偉（中）與英特爾工程師一起討論技術(shù)問題

其實(shí)，在很多合作伙伴看來，英特爾不僅技術(shù)能力出眾，其完整的生態(tài)也會(huì)給合作伙伴帶來巨大的價(jià)值。一個(gè)典型的場景就是操作系統(tǒng)，因?yàn)樗c芯片有著天然的聯(lián)結(jié)，是計(jì)算機(jī)體系中連接軟硬件、承上啟下的關(guān)鍵。只有通過操作系統(tǒng)，才能讓基于硬件的底層加速技術(shù)為上層應(yīng)用所使用，而操作系統(tǒng)也相應(yīng)得到底層硬件的支持，實(shí)現(xiàn)其生態(tài)的拓展和完善。

統(tǒng)信軟件技術(shù)有限公司（下文簡稱：統(tǒng)信軟件）是一家操作系統(tǒng)廠商，基于合作共贏、攜手共進(jìn)的理念，從成立之初開始，便與英特爾展開深度合作并成立聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室，對新技術(shù)應(yīng)用進(jìn)行聯(lián)合攻關(guān)。目前，英特爾 QAT的數(shù)據(jù)壓縮和加密能力已經(jīng)可以通過統(tǒng)信軟件的操作系統(tǒng)UOS透傳給用戶，并成為 UOS 為上層應(yīng)用提供的重要能力之一。

統(tǒng)信軟件副總經(jīng)理兼生態(tài)中心總經(jīng)理朱靖表示，評價(jià)一個(gè)操作系統(tǒng)的好壞最重要的就是生態(tài)。統(tǒng)信軟件與英特爾的合作不但加速了 UOS 的生態(tài)布局，而且拓展了統(tǒng)信軟件的技術(shù)視野，可以共同探討和構(gòu)建相關(guān)的接口標(biāo)準(zhǔn)，還可以通過開源社區(qū)和行業(yè)拓展新的業(yè)務(wù)場景。

以英特爾 QAT等新技術(shù)為基礎(chǔ)，統(tǒng)信軟件與英特爾從技術(shù)合作到生態(tài)合作，正在一步一個(gè)腳印穩(wěn)步推進(jìn)。統(tǒng)信軟件硬件生態(tài)部總經(jīng)理蘇毓航介紹，除了單獨(dú)的項(xiàng)目會(huì)議，統(tǒng)信軟件與英特爾每兩周還有一次溝通會(huì)，雙方都注入了大量資源，合作非常緊密。此外，統(tǒng)信軟件還將與英特爾先進(jìn)的生態(tài)合作機(jī)制復(fù)用到了與其他合作伙伴的合作之中，使 UOS 的生態(tài)系統(tǒng)不斷發(fā)展。

可以看到，無論是云計(jì)算、存儲(chǔ)、操作系統(tǒng)還是網(wǎng)絡(luò)等各個(gè)領(lǐng)域，作為第四代英特爾 至強(qiáng) 可擴(kuò)展處理器內(nèi)置加速器的英特爾 QAT都能為業(yè)務(wù)帶來進(jìn)一步性能提升。隨著英特爾與生態(tài)合作伙伴的不斷探索與創(chuàng)新，英特爾 QAT必將有更多應(yīng)用場景和想象空間，為更多用戶帶來新的價(jià)值。

參考資料：

1 數(shù)據(jù)援引自海云捷迅與英特爾截止 2023 年 7 月的測試結(jié)果。測試配置：3 臺(tái)服務(wù)器，英特爾 至強(qiáng) 金牌 6454S 處理器 @ 3.4 GHz，256 GB 總內(nèi)存 (16x16 GB)，4*1.5 TB NVMe 固態(tài)盤，480 GB SATA 固態(tài)盤，OpenCloudOS 8.5，sysbench 1.0.17。高負(fù)載測試場景：在 1 核 CPU、200 GB 內(nèi)存規(guī)格的虛擬機(jī)中，使用 sysbench 測試工具做 10 個(gè)并發(fā)、5 張表的 MySQL 混合讀寫壓力測試（其中每張表含 10 萬行數(shù)據(jù)量），在內(nèi)存讀寫過于頻繁的情況下，出現(xiàn)了虛擬機(jī)無法熱遷移的情況，而通過使用 QAT 技術(shù)提升了在此高負(fù)載場景下的虛擬機(jī)熱遷移成功率。