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隨著 AI 與 HPC（高效能運算）等應用快速成長，資料規模與計算密度持續攀升。無論是訓練大型語言模型、模擬氣候變遷，或處理基因序列，這些工作負載都高度依賴快速且穩定的資料存取。儲存系統若無法跟上 GPU 與演算法的節奏，將成為效能與成本效益的關鍵瓶頸。
同樣地，在 4K/8K 影像剪輯、VDI、企業虛擬化與雲端服務等場景中，也對儲存系統提出了更高的穩定性與即時處理需求。為回應這些挑戰，All-Flash 架構與 iSCSI + RDMA 技術日益成為主流選擇。但要真正發揮其全部的潛能，關鍵仍在於儲存系統軟體層的持續優化。
儲存架構優化的下一步：軟體層的關鍵角色
QNAP 一向致力於更有效地發揮 QuTS Hero 系統底層資源的潛能，在系統中已納入多項提升效能的關鍵設計，並持續針對不同層級進行改善，以對應不斷演進的運算與儲存需求。
但軟體效能的進步是個永不停歇的課題，特別是隨著硬體持續提升的過程中往往帶來更多值得深入探索的優化空間。QNAP 團隊透過分析系統從中選出兩個系統層面的重點方向，作為後續持續優化的切入點：
1. 強化多核心與並行運算的效能發揮
隨著處理器核心數持續成長，系統在並行化處理方面具備更大的潛力。藉由導入多執行緒（multi-thread）模型到更多工作模組與任務解耦機制，並持續分析處理流程中的負載特性與執行緒分配策略，透過調整 執行緒綁定 與進一步優化平行處理機制，可使多核心效能更充分地體現在實際應用中。
2. 持續提升記憶體與 I/O 子系統效率
儘管處理器效能快速提升，I/O 通道的設計仍在 I/O 效能調校中扮演關鍵角色。透過持續分析資料存取路徑上的瓶頸並在設計上做出必要改進，可進一步強化傳輸效能，確保整體系統協同運作、發揮最大效益。
建構高效資料通道：iSCSI 與 ZFS 的整合實踐
面對上述瓶頸，QNAP 團隊針對核心資料通道進行了深度優化。我們從網路堆疊、iSCSI 傳輸層、到後端的檔案系統（以 ZFS 為核心）進行整合式設計，目標是打通資料流的每一個環節，實現真正的高速傳輸。
導入 Zero-Copy：減少搬移、釋放效能
在現代系統架構中，通訊協定層與檔案系統層的軟體整合是實現高效資料交換與儲存的關鍵。QuTS Hero 透過實現從網路堆疊（network stack）到 iSCSI 層，再到檔案系統層的 Zero-Copy 資料傳遞，避免傳輸過程中資料在核心模組之間的多次複製，能顯著降低 CPU 負擔並提升資料傳輸效率。
這不僅減少了記憶體頻寬的消耗，也降低了延遲，對於高頻 I/O 應用（如 AI/ HPC 、虛擬化平台）特別有利，這樣的整合設計，讓 iSCSI 不再只是傳統儲存協定，而成為高效能資料路徑中的一環。
平行解耦：重塑 iSCSI 資料處理流程
傳統上，iSCSI 模組會依序處理封包接收、命令解析、資料搬移與回應傳送，若以線性方式處理命令與資料，容易產生處理瓶頸。為了提升其在實際應用中的應對能力，架構設計上進行了任務解耦與平行化的調整。
我們透過將資料處理與命令解析平行處理分開排程，能夠降低處理階段間的互相阻塞。同時，引入鎖分離（Lock Splitting）概念，則有助於避免全域鎖造成的資源爭用問題，進一步降低平行化的同步開銷與資料搬移成本，實現高效能的 iSCSI 服務。
跨層協同排程：iSCSI 與 ZFS 的效能整合
在現代儲存系統中，iSCSI 傳輸模組與 ZFS 檔案系統之間的效能協同是整體 I/O 表現的關鍵。透過執行緒排程策略的協調，可使兩者在高併發情境下各自獨立運作而不互相干擾，進一步提升多核心資源的使用效率與資料處理的流暢度。
結語：發揮硬體潛能的軟體實踐
優化完成後，我們在多項模擬測試情境中觀察到明顯的效能改善，特別是在隨機 I/O 負載中，系統整體反應與處理效率均有顯著進展。在部分測試項目中，甚至可觀察到高達約 50% 的效能提升，顯示系統優化對特定應用情境具備明確成效。
這些成果證實了 QNAP 在 iSCSI、ZFS 與排程邏輯等關鍵模組的協同調整，確實能有效釋放系統在多核心與高效儲存架構中的潛力，並強化資料傳輸與儲存路徑的整體效率，為高密度運算與虛擬化應用提供穩定可靠的技術基礎與效能表現，也展現了 QNAP 在持續優化產品體驗、提升關鍵應用支援能力上的技術承諾。
未來，我們將持續投入於架構強化與效能精進，為不同規模與負載類型的使用情境，提供穩定、可預期且具備發展潛力的儲存平台。
