多场景加速，这个技术成为ISV的＂芯＂头好

2018 年 12 月初，一场 7 级北风让北京的气温下跌至零下 10 度。当北京海云捷迅科技股份有限公司（下文简称：海云捷迅）的工程师李伟走到某三甲医院大门口时，内心的焦虑让他没有察觉到一丁点寒冷。两天前，这个客户提出的一个需求让李伟非常为难：云平台中的一台物理服务器因为进行升级需要关机，要将上面运行 HIS 系统的虚拟机热迁移到另外一台服务器上。李伟知道，HIS 系统是医院信息化系统的核心，且运行压力很大，极高的负载很可能导致热迁移失败。而一旦热迁移失败，就会影响本次升级工作，严重的话还可能导致全院核心业务系统的瘫痪。

实际上，很多云计算用户都面临同样的问题。云上运行的业务往往都是负载庞杂的核心业务系统，无法停机进行冷迁移。而要成功热迁移，对底层 IT 设施将带来巨大挑战。李伟后来回忆道：“如果当时有不占用 CPU 资源进行数据压缩从而大幅提升热迁移成功率的技术，许多客户的痛点就能迎刃而解。”

既高效又安全的底层技术
释放CPU资源给上层业务

可能当时的李伟也不曾想到，几年以后自己会和这样的技术不期而遇。它就是英特尔 数据保护与压缩加速技术（下文简称：英特尔 QAT）。英特尔 QAT 是英特尔面向高性能安全性、私钥保护和压缩/解压缩等场景推出的一个硬件加速技术，能够以硬件方式为高效的压缩算法进行数据压缩，在不额外增加 CPU 负载的前提下，提高数据压缩效率，有效提升应用程序和平台的性能。目前，英特尔 QAT 作为内置加速器被集成至最新的第四代英特尔 至强 可扩展处理器中，可通过卸载加密、解密和压缩释放处理器内核，从而让系统能够支持更多客户端运行或实现降低能耗的目的。

李伟所在的海云捷迅为企业用户提供统一管理多种云资源的云计算管理平台和服务，他表示，对于云用户而言，尤其是在超融合场景，一定希望把所购买的 CPU 资源完全用于业务，而不需要在底层的数据压缩、传输等场景消耗 CPU 资源。包括英特尔 QAT 在内的英特尔 CPU 内置加速器，能将底层任务从 CPU 卸载到加速器中进行，最大限度地把 CPU 资源留给业务，大幅提升了云用户的 ROI。

实际上，压缩技术的用武之地并不仅限于云平台，在存储领域它更是起到了至关重要的作用。北京星辰天合科技股份有限公司（下文简称：星辰天合）架构师刘名欣一直希望在数据压缩加速方面寻求突破，而当他遇到英特尔 QAT时，同样抑制不住内心的兴奋。星辰天合作为一家软件定义存储服务的提供商，对压缩技术有着天然的需求。刘名欣和他的团队成员在设计星辰天合新一代全闪分布式存储系统 XINFINI9000 的时候，就碰到了这个典型问题：在全闪存储系统中，由于NVME盘成本高，为提升全闪存储的性价比，需要在存储层面将数据压缩之后再进行存储，因此全闪存储系统的设计，必须具备数据缩减（压缩）的功能。但是，传统方式处理压缩和解压缩操作，会大量占用全闪存储节点的 CPU 资源，将无法保证系统的低延时，出现性能抖动，造成非常不好的用户体验，对存储系统的整体性能带来巨大挑战。

在和英特尔工程师交流探讨之后，刘名欣团队有了新的破题思路。英特尔 QAT在不消耗 CPU 资源的情况下带来的理想数据压缩效果，从根本上解决了刘名欣团队遇到的问题。在后期系统研发测试中，英特尔和星辰天合深度合作，提供硬件设备及技术支持，使系统的研发顺利且成功的完成。

从量变到质变
技术变革推动行业变革

对于海云捷迅这类云厂商而言，高负载虚拟机热迁移的成功率低是很难迈过的坎，当虚拟机内存数据更新速度大于迁移速度时，就可能会导致迁移失败。而英特尔 QAT对数据的高效压缩，使海云捷迅云平台上的虚拟机热迁移效率和成功率均得到了明显的提升。海云捷迅分别针对高负载与无负载环境下，以数据压缩的方式进行虚拟机热迁移测试，并对比迁移的总耗时。结果显示，在无负载环境中，启用英特尔 QAT后热迁移效率提升了 8.17 倍；在高负载环境中，启用英特尔 QAT后热迁移效率提升了 6.97 倍。更为重要的是，高负载环境下未启用英特尔 QAT可能会出现迁移失败，启动后的热迁移均能够顺利完成¹。

海云捷迅虚拟机热迁移效率比较

海云捷迅李伟表示，以前因为成功率低，所以企业往往不敢做虚拟机热迁移。这就是技术的短板压抑了企业的实际需求。当英特尔 QAT这类新技术出现，使用户不再谈热迁移色变，从而推动用户行为的改变，进而可能会对企业的信息化管理和决策产生积极的影响。

同样，在存储行业，随着AI尤其是大模型的爆发式增长，用户对存储的性能和高可用的需求越来越高，全闪存储也是未来重要的发展方向，确保全闪存储系统的性能，就成为了星辰天合这样的存储系统公司的重要使命。星辰天合刘名欣认为，在全闪存储时代，英特尔 QAT将对系统的高性能低延迟起到至关重要的作用，甚至会推动行业的变革。

从技术到生态
广泛合作拓展英特尔 QAT应用场景

星辰天合的工程师刘名欣曾表示，英特尔不仅能够提供强大的产品，英特尔工程师提供的新思路让他受益匪浅。而在李伟看来，英特尔强大的技术专家支持是海云捷迅 QAT 项目成功的关键因素。“英特尔不只是给合作伙伴提供硬件，还可以与合作伙伴一起进行底层的软件开发和编译，大幅缩短了项目周期。同时，我们的技术团队在合作过程中也得到了很大的能力提升。”李伟说。

海云捷迅李伟（中）与英特尔工程师一起讨论技术问题

其实，在很多合作伙伴看来，英特尔不仅技术能力出众，其完整的生态也会给合作伙伴带来巨大的价值。一个典型的场景就是操作系统，因为它与芯片有着天然的联结，是计算机体系中连接软硬件、承上启下的关键。只有通过操作系统，才能让基于硬件的底层加速技术为上层应用所使用，而操作系统也相应得到底层硬件的支持，实现其生态的拓展和完善。

统信软件技术有限公司（下文简称：统信软件）是一家操作系统厂商，基于合作共赢、携手共进的理念，从成立之初开始，便与英特尔展开深度合作并成立联合实验室，对新技术应用进行联合攻关。目前，英特尔 QAT的数据压缩和加密能力已经可以通过统信软件的操作系统UOS透传给用户，并成为 UOS 为上层应用提供的重要能力之一。

统信软件副总经理兼生态中心总经理朱靖表示，评价一个操作系统的好坏最重要的就是生态。统信软件与英特尔的合作不但加速了 UOS 的生态布局，而且拓展了统信软件的技术视野，可以共同探讨和构建相关的接口标准，还可以通过开源社区和行业拓展新的业务场景。

以英特尔 QAT等新技术为基础，统信软件与英特尔从技术合作到生态合作，正在一步一个脚印稳步推进。统信软件硬件生态部总经理苏毓航介绍，除了单独的项目会议，统信软件与英特尔每两周还有一次沟通会，双方都注入了大量资源，合作非常紧密。此外，统信软件还将与英特尔先进的生态合作机制复用到了与其他合作伙伴的合作之中，使 UOS 的生态系统不断发展。

可以看到，无论是云计算、存储、操作系统还是网络等各个领域，作为第四代英特尔 至强 可扩展处理器内置加速器的英特尔 QAT都能为业务带来进一步性能提升。随着英特尔与生态合作伙伴的不断探索与创新，英特尔 QAT必将有更多应用场景和想象空间，为更多用户带来新的价值。

参考资料：

1 数据援引自海云捷迅与英特尔截止 2023 年 7 月的测试结果。测试配置：3 台服务器，英特尔 至强 金牌 6454S 处理器 @ 3.4 GHz，256 GB 总内存 (16x16 GB)，4*1.5 TB NVMe 固态盘，480 GB SATA 固态盘，OpenCloudOS 8.5，sysbench 1.0.17。高负载测试场景：在 1 核 CPU、200 GB 内存规格的虚拟机中，使用 sysbench 测试工具做 10 个并发、5 张表的 MySQL 混合读写压力测试（其中每张表含 10 万行数据量），在内存读写过于频繁的情况下，出现了虚拟机无法热迁移的情况，而通过使用 QAT 技术提升了在此高负载场景下的虚拟机热迁移成功率。