本文編譯自Electronic Design

隨著行業(yè)邁向2026年，數(shù)據(jù)中心架構(gòu)師與系統(tǒng)設(shè)計師面臨多重壓力交織的局面，這使得存儲設(shè)計的重要性前所未有。人工智能工作負載持續(xù)推動著對數(shù)據(jù)傳輸、存儲容量與性能的空前需求，而與此同時，全球供應(yīng)鏈中的電力、散熱、空間及元器件供應(yīng)約束愈發(fā)收緊。

存儲再也不能被視作計算層之后的被動組件，它已成為主動型系統(tǒng)部件，直接影響系統(tǒng)性能、能效與整體設(shè)計風(fēng)險。

對于需規(guī)劃未來數(shù)年量產(chǎn)系統(tǒng)的工程師與工程管理者而言，當(dāng)下圍繞存儲架構(gòu)做出的決策，不僅將決定人工智能性能，還會影響功耗配額、機架密度、散熱方案以及產(chǎn)品上市周期。理解存儲如何融入更廣泛的人工智能基礎(chǔ)設(shè)施生態(tài)，是構(gòu)建高彈性、可擴展數(shù)據(jù)中心的關(guān)鍵。

隨著人工智能與存儲技術(shù)深度融合，各企業(yè)必須應(yīng)對全新的性能、可擴展性與管理挑戰(zhàn)。人工智能與存儲交匯領(lǐng)域?qū)⒂楷F(xiàn)哪些全新挑戰(zhàn)？標(biāo)準(zhǔn)與最佳實踐又將其怎樣的作用？

人工智能改變存儲格局

傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心架構(gòu)圍繞以計算為中心的模式演進。存儲系統(tǒng)最初主要針對容量和可靠性設(shè)計，為具備可預(yù)測訪問模式的通用工作負載提供優(yōu)化適配。人工智能徹底顛覆了這一模式。

訓(xùn)練與推理流水線要求分布式系統(tǒng)具備高帶寬、低時延和持續(xù)的數(shù)據(jù)傳輸能力。存儲性能的波動會導(dǎo)致高成本計算資源閑置，降低整體系統(tǒng)能效。

與此同時，數(shù)據(jù)量仍在飛速增長。人工智能模型需要訪問海量數(shù)據(jù)集，這些數(shù)據(jù)可跨熱、溫、冷存儲分層，且通常分布在多個物理地點。因此，存儲方案的選擇如今會直接影響網(wǎng)絡(luò)設(shè)計、互聯(lián)技術(shù)選型與內(nèi)存層級規(guī)劃。工程師必須將存儲作為集成系統(tǒng)的一部分綜合評估，而非孤立考量。

制約因素決定設(shè)計選型

隨著2026年的到來，多項預(yù)測顯示,數(shù)據(jù)中心設(shè)計的多個維度面臨愈發(fā)嚴苛的約束。在眾多地區(qū)，電力供應(yīng)正成為發(fā)展瓶頸，這迫使每個機架、每個工作負載的功耗預(yù)算進一步收緊。散熱極限則進一步限制了系統(tǒng)的部署密度?？臻g約束,尤其在城市區(qū)域或改造升級場景中,更增添了設(shè)計復(fù)雜度。

元器件供應(yīng)的影響也日益凸顯。包括大容量機械硬盤（HDD）在內(nèi)的部分存儲技術(shù)交付周期延長，要求行業(yè)提前敲定設(shè)計方案，同時也限制了設(shè)計靈活性。這些現(xiàn)實狀況正推動架構(gòu)設(shè)計師重新考量混合存儲策略：融合機械硬盤、固態(tài)硬盤（SSD）與新興技術(shù)，在容量、性能、功耗和供應(yīng)可用性之間實現(xiàn)平衡。

2026年存儲技術(shù)評估

HDD仍是實現(xiàn)高性價比大容量存儲的關(guān)鍵選擇，尤其適用于人工智能訓(xùn)練所用的大規(guī)模數(shù)據(jù)集與長期數(shù)據(jù)留存場景。不過，其較長的交付周期與功耗問題需要進行周密規(guī)劃。SSD在性能和時延方面具備顯著優(yōu)勢，在對性能敏感的存儲分層中，正越來越多地用于替代或補充HDD。兩者的權(quán)衡因素包括：SSD每比特存儲成本更高，且在系統(tǒng)設(shè)計層面需考慮其差異化的散熱與使用壽命問題。

除傳統(tǒng)存儲介質(zhì)外，行業(yè)仍在持續(xù)探索替代型歸檔技術(shù)，其中包括專為低功耗長期數(shù)據(jù)留存設(shè)計的創(chuàng)新方案。盡管這類技術(shù)尚未成為主流，但其研發(fā)進程凸顯了行業(yè)對靈活架構(gòu)的需求,這類架構(gòu)可在新興存儲級別成熟后將其納入使用。

存儲是一項系統(tǒng)級設(shè)計難題

人工智能帶來的最重大轉(zhuǎn)變之一，是需要從整體層面解決存儲挑戰(zhàn)。存儲帶寬、時延和可靠性直接影響網(wǎng)絡(luò)擁塞程度、計算資源利用率與整體系統(tǒng)效率。從硬盤、機箱到接口層面的設(shè)計決策，會逐級向上傳導(dǎo)，影響電路板布局、互聯(lián)方案選型與軟件架構(gòu)。

這種系統(tǒng)級視角是全球網(wǎng)絡(luò)存儲工業(yè)協(xié)會（SNIA）StorageAI項目的核心，該項目旨在彌補當(dāng)前人工智能基礎(chǔ)設(shè)施挑戰(zhàn)分析與解決層面日益凸顯的缺口。盡管諸多行業(yè)工作聚焦于計算加速器、交換網(wǎng)絡(luò)、存儲設(shè)備等單一領(lǐng)域，但StorageAI聚焦研究這些組件在真實工作負載與實際約束下的交互機制。

StorageAI專門針對人工智能全流程中的數(shù)據(jù)傳輸、存儲布局與可訪問性展開研究，覆蓋數(shù)據(jù)采集、模型訓(xùn)練、推理部署到長期留存全環(huán)節(jié)。它評估存儲、網(wǎng)絡(luò)與計算未進行協(xié)同設(shè)計時瓶頸的出現(xiàn)位置，以及某一層面的架構(gòu)選擇如何對系統(tǒng)其余部分產(chǎn)生連鎖影響。對于工程師而言，這一視角有助于將抽象的人工智能需求，轉(zhuǎn)化為元器件、電路板、機箱與系統(tǒng)層級的具體設(shè)計考量。

StorageAI并不限定單一架構(gòu)，而是提供一套權(quán)衡分析框架（見圖表）。該框架著重闡明存儲帶寬、時延與使用壽命如何影響計算利用率、能效與可擴展性，尤其在系統(tǒng)向更分布式、異構(gòu)化設(shè)計演進的背景下。

下一代數(shù)據(jù)中心設(shè)計在縱向擴展與橫向擴展網(wǎng)絡(luò)中整合存儲、人工智能加速器與計算節(jié)點，以支撐數(shù)據(jù)密集型人工智能工作負載。

通過將這些討論建立在基于標(biāo)準(zhǔn)的方法之上，StorageAI幫助工程師與工程管理者確定兼顧各方的解決方案，這些方案可在實際設(shè)計中落地實施、驗證，并隨時間迭代演進。

標(biāo)準(zhǔn)在降低設(shè)計風(fēng)險中的作用

隨著架構(gòu)日趨復(fù)雜，標(biāo)準(zhǔn)在風(fēng)險管理中扮演著愈發(fā)重要的角色。標(biāo)準(zhǔn)提供了穩(wěn)定的設(shè)計目標(biāo)、可預(yù)測的接口，以及跨元器件、跨廠商的互操作性。對于工程團隊而言，這直接意味著更少的重新設(shè)計周期、更簡便的驗證流程，以及更靈活的供應(yīng)鏈適配能力。

SNIA在硬件形態(tài)規(guī)格定義、存儲接口等領(lǐng)域的長期深耕，通過組織多廠商互通測試活動，推動行業(yè)采用具備互操作性的硬件設(shè)計，相關(guān)設(shè)計可跨產(chǎn)品代際持續(xù)擴展。在人工智能驅(qū)動的數(shù)據(jù)中心場景下，標(biāo)準(zhǔn)讓工程師能夠?qū)?chuàng)新聚焦于最關(guān)鍵的領(lǐng)域，同時依托成熟的框架實現(xiàn)系統(tǒng)集成與兼容性保障。

標(biāo)準(zhǔn)還能支撐計算架構(gòu)、交換網(wǎng)絡(luò)、系統(tǒng)軟件等相鄰生態(tài)間的協(xié)作。與非易失性高速總線技術(shù)組織（NVM Express）、開放計算項目（OCP）、超以太網(wǎng)聯(lián)盟（UEC）以及 Linux 基金會等機構(gòu)的協(xié)同合作，可確保存儲設(shè)計順利融入更宏觀的平臺技術(shù)路線圖。

面向新常態(tài)的設(shè)計

2026年的數(shù)據(jù)中心不會由單一技術(shù)或架構(gòu)定義。相反，它將在系統(tǒng)級思維與基于標(biāo)準(zhǔn)的協(xié)作指引下，實現(xiàn)性能、容量、能效與可用性的平衡。工程師必須在實際約束條件下開展設(shè)計，而非基于理想環(huán)境，同時預(yù)判人工智能工作負載與基礎(chǔ)設(shè)施需求的持續(xù)演進。

對于存儲領(lǐng)域而言，這意味著最大限度減少不必要的技術(shù)碎片化，通過行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)提升設(shè)計通用性，同時仍為差異化創(chuàng)新保留空間。這也要求規(guī)劃能夠適配新興存儲技術(shù)與不斷演變的人工智能工作流的架構(gòu)。

展望未來：存儲與人工智能

隨著人工智能持續(xù)重塑計算產(chǎn)業(yè)，存儲仍將是支撐性能與可擴展性的關(guān)鍵使能因素。工程師當(dāng)下做出的選擇，將決定數(shù)據(jù)中心在現(xiàn)實約束下支撐下一代工作負載的有效程度。

將存儲視為主動設(shè)計組件而非被動資源，同時借助StorageAI等項目與成熟標(biāo)準(zhǔn)，工程團隊能夠降低設(shè)計風(fēng)險、縮短研發(fā)周期，打造出具備高彈性、高能效的人工智能基礎(chǔ)設(shè)施，從容應(yīng)對2026年及未來的挑戰(zhàn)。

本文轉(zhuǎn)自：TechSugar