從瓶頸到突破：攻克SSD預(yù)處理難題

衡量工程師的卓越程度，通常存在一些公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)：例如是否為標(biāo)準(zhǔn)制定組織作出過(guò)貢獻(xiàn)，或是否擁有一定數(shù)量的專利。Sandisk閃迪公司企業(yè)級(jí)SSD架構(gòu)團(tuán)隊(duì)的杰出工程師Steven Sprouse在這些方面都可謂成績(jī)斐然，但在他看來(lái)，工程師的真正價(jià)值并非由獎(jiǎng)項(xiàng)或贊譽(yù)所定義，而在于影響力與協(xié)作。

他表示："我的職責(zé)之一，是跨越自身專業(yè)領(lǐng)域，廣泛汲取來(lái)自各種領(lǐng)域不同人群的想法與技術(shù)，以解決公司面臨的挑戰(zhàn)。" Steven Sprouse數(shù)十年來(lái)始終踐行這一方法：傾聽、觀察、協(xié)作、最終解決問題。

正是通過(guò)積極傾聽同事的反饋，并提供自身淵博的知識(shí)，他得以解決SSD預(yù)處理中的關(guān)鍵難題。他的方法將幫助工程師們節(jié)省大量時(shí)間。但對(duì)于Steven Sprouse而言，真正的成功在于為更廣泛的社群創(chuàng)造價(jià)值，并推動(dòng)整個(gè)行業(yè)的持續(xù)發(fā)展。

預(yù)處理

閃迪在向客戶交付企業(yè)級(jí)SSD前，需要經(jīng)歷漫長(zhǎng)的產(chǎn)品測(cè)試及認(rèn)證流程。其中一項(xiàng)最為常見的測(cè)試是SSD預(yù)處理（Preconditioning）。這一流程使SSD達(dá)到一種模擬真實(shí)使用情況的狀態(tài)。數(shù)據(jù)將反復(fù)經(jīng)歷保存、復(fù)制與刪除操作，直至SSD能夠持續(xù)達(dá)到穩(wěn)態(tài)性能，從而為測(cè)試所要求的真實(shí)工作負(fù)載做好準(zhǔn)備。

傳統(tǒng)預(yù)處理采用兩階段方式：先進(jìn)行全盤順序?qū)懭敫采w所有地址，再進(jìn)行隨機(jī)寫入以重新分配SSD的預(yù)留空間（OP）（即SSD中用于數(shù)據(jù)傳輸?shù)念~外容量），最終實(shí)現(xiàn)SSD穩(wěn)態(tài)性能。在部署容量較低（16TB以下）的SSD時(shí)，此方法尚可適用，但如今存儲(chǔ)容量需求不斷攀升，預(yù)處理時(shí)間也隨之急劇增加。盡管SSD容量也在持續(xù)提升，但其最高寫入速度并未同步提高，進(jìn)而導(dǎo)致預(yù)處理時(shí)間顯著增加。

Steven Sprouse指出：“在研發(fā)過(guò)程中，‘運(yùn)行、報(bào)錯(cuò)、修復(fù)’循環(huán)時(shí)間是一項(xiàng)重要指標(biāo)。它決定了我們一天能運(yùn)行多少次測(cè)試，并找出及修復(fù)問題。”對(duì)于容量較小的SSD，單次循環(huán)僅需數(shù)小時(shí)即可完成，但對(duì)于當(dāng)前市場(chǎng)所需的超大容量SSD而言，這將不再可行。

“如今，常規(guī)的預(yù)處理耗時(shí)已達(dá)12小時(shí)，有時(shí)甚至需要24小時(shí)或更久，這意味著我們已無(wú)法在一天內(nèi)完成一次完整的‘運(yùn)行、報(bào)錯(cuò)、修復(fù)’循環(huán)。正是這一挑戰(zhàn)促使我們開始深入研究此問題”， Steven Sprouse補(bǔ)充道。

簡(jiǎn)潔、高效、快速

在與同事深入探討該挑戰(zhàn)時(shí)，Steven Sprouse回想起十多年前，當(dāng)時(shí)一位數(shù)學(xué)背景深厚的閃迪工程師曾推導(dǎo)出一個(gè)公式，描述了預(yù)處理后SSD內(nèi)部預(yù)留空間（OP）的分配機(jī)制。十年前，Steven Sprouse與其他幾位工程師就已萌生運(yùn)用該公式實(shí)現(xiàn)快速預(yù)處理的最初構(gòu)想。然而由于當(dāng)時(shí)SSD容量較小，預(yù)處理耗時(shí)仍相對(duì)較短，該方案并未被認(rèn)為有迫切實(shí)施的必要。時(shí)至當(dāng)下，隨著市場(chǎng)對(duì)超大容量SSD的需求攀升，預(yù)處理時(shí)長(zhǎng)驟然成為關(guān)鍵問題。

SPRandom（Sandisk Pseudo-Random，閃迪偽隨機(jī)）作為一套一體化算法，會(huì)將SSD劃分為多個(gè)重疊區(qū)域。各區(qū)域的重疊部分與數(shù)學(xué)公式預(yù)估的該區(qū)域預(yù)留空間（OP）相對(duì)應(yīng)；隨著物理地址增加，預(yù)留空間（OP）也在縮減。與此同時(shí)，算法也會(huì)確保每個(gè)地址按偽隨機(jī)序列至少完成一次寫入。

通過(guò)這項(xiàng)方法，SPRandom實(shí)現(xiàn)了預(yù)處理的所有目標(biāo)。它能夠?qū)懭朊總€(gè)邏輯地址，將預(yù)留空間分配至整個(gè)SSD，并在SSD單次物理寫入的過(guò)程中即可達(dá)到穩(wěn)態(tài)性能。據(jù)Steven Sprouse的介紹，傳統(tǒng)方法需耗時(shí)約160小時(shí)完成的預(yù)處理流程，SPRandom僅需約6.5小時(shí)即可完成，這無(wú)疑是一次關(guān)鍵的轉(zhuǎn)變。

共享創(chuàng)新成果

誠(chéng)然，為這一創(chuàng)新構(gòu)想申請(qǐng)專利，并將其作為公司競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)合乎常理。但正如Steven Sprouse所言，分享知識(shí)往往比獨(dú)占知識(shí)能帶來(lái)更長(zhǎng)遠(yuǎn)的價(jià)值。

他指出：“若要真正引領(lǐng)行業(yè)發(fā)展，我們必須融入更廣泛的社群并參與研討。”他強(qiáng)調(diào)，要成為生態(tài)的共建者，而非旁觀者。雖然技術(shù)保密或許能幫助閃迪及其客戶受益，但向更廣闊的社群分享技術(shù)同樣具有重要價(jià)值。

“曾有人問我為何不將此技術(shù)保密，但我始終認(rèn)為，與更廣泛的行業(yè)共享這項(xiàng)技術(shù)能創(chuàng)造更大價(jià)值。”Steven Sprouse坦言，“ Flexible I/O（fio）是一款開源工具，我們都從中受益匪淺。我們?yōu)楹尾粩y手將其優(yōu)化得更完善呢？”

為普及這項(xiàng)創(chuàng)新技術(shù)，Steven Sprouse與團(tuán)隊(duì)合作將SPRandom集成至開源Flexible I/O（fio）平臺(tái)，助力全行業(yè)加速預(yù)處理流程。若市場(chǎng)需求旺盛的大容量SSD的預(yù)處理與測(cè)試流程得以簡(jiǎn)化，SSD廠商與用戶將同時(shí)受益。畢竟，“水漲才能船高”。

Steven Sprouse說(shuō)：“我們相信，從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，這將有利于閃迪及全行業(yè)的發(fā)展。這是推動(dòng)更高容量SSD早日普及的一小步。”

全球創(chuàng)新社區(qū)

將SPRandom進(jìn)行開源，正是Steven Sprouse工作理念的典型體現(xiàn)。對(duì)他而言，關(guān)鍵不在于專利與個(gè)人聲望，而在于與志同道合的同仁攜手攻克挑戰(zhàn)，以卓越工程技術(shù)解決問題，并將這些知識(shí)貢獻(xiàn)給更廣闊的科學(xué)社區(qū)。自成為獨(dú)立公司以來(lái)，閃迪始終鼓勵(lì)更多工程師像Steven Sprouse這樣思考。

他表示，“自公司完成業(yè)務(wù)分拆以來(lái)，一直鼓勵(lì)我們更多地關(guān)注更廣泛的行業(yè)社區(qū)，積極參與各類行業(yè)組織。真正令人興奮的挑戰(zhàn)，往往發(fā)生在整個(gè)行業(yè)層面。”

Steven Sprouse的實(shí)踐表明，真正的領(lǐng)導(dǎo)力并非只著眼于獲取競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)并守住既得成果，更在于提出創(chuàng)新理念，并以富有創(chuàng)造性的方式將其落地，為所有人拓展可能性的邊界。

“我們面臨著一系列能夠推動(dòng)行業(yè)變革的重大機(jī)遇。鼓勵(lì)全公司各級(jí)員工都著眼于更廣闊的行業(yè)生態(tài)系統(tǒng)，思考我們?cè)谶@片廣闊領(lǐng)域中的角色定位，這不僅對(duì)我們工程師而言是難得的機(jī)遇，對(duì)閃迪公司的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展同樣意義重大。”