西部數(shù)據(jù)：創(chuàng)新存儲架構(gòu) 領(lǐng)航開放計(jì)算

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數(shù)據(jù)正在快速增長，根據(jù)預(yù)測，到2024年全世界每年產(chǎn)生的數(shù)據(jù)總量將會達(dá)到143ZB?？焖僭鲩L的數(shù)據(jù)需要海量的磁盤來進(jìn)行存儲，但事實(shí)上無論是數(shù)據(jù)中心、邊緣還是終端產(chǎn)生的數(shù)據(jù)只有不到2%能有機(jī)會被存儲下來，現(xiàn)代企業(yè)級存儲架構(gòu)正面臨著許多挑戰(zhàn)。

首先，存儲性能亟需大幅提升，以實(shí)現(xiàn)更低的延遲、更高的IO性能和更大的帶寬；其次，對于企業(yè)來說，成本永遠(yuǎn)是最重要的，也就是要求存儲系統(tǒng)的總體擁有成本（TCO）要盡可能的低；最后在能耗方面，例如我國“30·60”碳達(dá)峰和碳中和的目標(biāo)，因此數(shù)據(jù)中心還面臨著綠色環(huán)保的要求。

由此，用戶在數(shù)據(jù)中心存儲系統(tǒng)方面的需求可以概括為大容量、快速訪問、降低成本、降低能耗。想要同時(shí)達(dá)到這四個(gè)方面的要求，其實(shí)很難用一種介質(zhì)或者設(shè)備來滿足，需要?jiǎng)?chuàng)新的產(chǎn)品和架構(gòu)來幫助實(shí)現(xiàn)。

在7月27日舉行的第三屆OCP開放計(jì)算中國社區(qū)技術(shù)峰會上，西部數(shù)據(jù)公司副總裁兼中國區(qū)業(yè)務(wù)總經(jīng)理劉鋼做了主題演講，為我們分享了西部數(shù)據(jù)的創(chuàng)新數(shù)據(jù)存儲解決方案及存儲架構(gòu)，以及在開放計(jì)算平臺方面的最新進(jìn)展。

·數(shù)據(jù)分層存儲冷數(shù)據(jù)需要海量HDD

提到海量的數(shù)據(jù)，就要引入數(shù)據(jù)分層存儲的概念。因?yàn)椴煌臄?shù)據(jù)具有不同的特性：有的數(shù)據(jù)所需的容量巨大，有的數(shù)據(jù)則需要快速的訪問。我們可以按照大容量、低時(shí)延這兩個(gè)指標(biāo)來幫助區(qū)分?jǐn)?shù)據(jù)的類型和數(shù)據(jù)對存儲的需求。

如果是需要實(shí)時(shí)或者極低時(shí)延訪問的數(shù)據(jù)，但對容量要求并不是很高，可以視為極熱數(shù)據(jù)；如果需要超大容量，但對訪問時(shí)延相對不敏感，可以視為極冷數(shù)據(jù)。中間還可以分為熱數(shù)據(jù)、溫?cái)?shù)據(jù)、冷數(shù)據(jù)。不同的數(shù)據(jù)要采用不同的存儲介質(zhì)和設(shè)備去滿足它的需求，這樣才能做到既滿足大容量，又滿足快速訪問，同時(shí)還降低成本。

在現(xiàn)代數(shù)據(jù)中心里，存儲冷數(shù)據(jù)和極冷數(shù)據(jù)，通常使用大容量高密度的HDD，業(yè)界主流的硬盤容量已經(jīng)達(dá)到18TB。事實(shí)上，許多數(shù)據(jù)中心企業(yè)還在采用12TB和14TB容量的硬盤，去年Q3全球數(shù)據(jù)中心最主要的大容量硬盤的大小是14TB，今年18TB硬盤的部署已經(jīng)超過了14TB硬盤，成為主流。

切換成更大容量的硬盤能帶來什么樣的優(yōu)勢呢？顯著的優(yōu)勢之一就是TCO（總體擁有成本）的降低。

18TB的單盤容量要比14TB高出29%，因此在同樣容量的時(shí)候，可以減少22%的服務(wù)器部署，單位功耗（W/TB）可降低21%，服務(wù)器成本降低11%，總體擁有成本可以降低17%。所以，很多國內(nèi)和國際大型數(shù)據(jù)中心從今年年初開始，都在快速地部署18TB硬盤，甚至一些頭部互聯(lián)網(wǎng)公司已經(jīng)開始在為20TB容量硬盤的部署做準(zhǔn)備。

西部數(shù)據(jù)將市場領(lǐng)先的硬盤創(chuàng)新技術(shù)——包括能量輔助磁記錄（ePMR）技術(shù)、業(yè)界領(lǐng)先的三階尋軌定位系統(tǒng)（TSA）以及第六代HelioSeal技術(shù)——擴(kuò)展到強(qiáng)大的數(shù)據(jù)中心產(chǎn)品組合中，旨在提供更高的面密度和更低的TCO（總體擁有成本），以滿足客戶和市場的多樣化需求。

自今年3月份開始，新款16TB和18TB Ultrastar DC HC550 CMR HDD已經(jīng)向部分超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心和企業(yè)級OEM客戶發(fā)貨。

·解決聲波振動(dòng)的開放計(jì)算項(xiàng)目

對于分布式存儲系統(tǒng)來說，硬盤部署密度已經(jīng)可以達(dá)到4U106，高密度的大容量機(jī)械硬盤的部署，雖然可以為數(shù)據(jù)中心降低成本，但也帶來了一些問題，例如：聲波振動(dòng)。

當(dāng)磁盤容量變大，碟片密度隨之變高，碟片之間的距離更近，磁頭與碟片距離也更近，硬盤就更容易受到服務(wù)器內(nèi)部噪聲、振動(dòng)等因素的干擾，造成性能變化。而且，當(dāng)一臺服務(wù)器里的硬盤密度增高時(shí)，為了散熱，往往需要加大風(fēng)扇的功率、頻率和轉(zhuǎn)速，對于硬盤的干擾還會進(jìn)一步加大。

針對于此，西部數(shù)據(jù)也與開放計(jì)算合作了一個(gè)項(xiàng)目，從開放計(jì)算整個(gè)系統(tǒng)的角度來考慮這些因素會帶來什么樣的影響。西部數(shù)據(jù)的監(jiān)測表明，硬盤的振動(dòng)或者是風(fēng)扇的振動(dòng)帶來的性能影響其實(shí)沒有噪音帶來的影響大，也就是說聲波產(chǎn)生的聲壓對硬盤性能的影響其實(shí)更大，聲壓產(chǎn)生的影響占約80%，其他結(jié)構(gòu)性振動(dòng)的影響只占約20%。

因此西部數(shù)據(jù)在開放計(jì)算的項(xiàng)目中開發(fā)了專門的工具Vibro-Acoustic，可以準(zhǔn)確地監(jiān)測聲壓的變化以及對于硬盤性能帶來的影響，根據(jù)數(shù)據(jù)分析來幫助改進(jìn)風(fēng)扇設(shè)計(jì)、放置位置等，繼而改善整個(gè)系統(tǒng)，來保證部署高密度存儲設(shè)備的時(shí)候能夠讓存儲和整體設(shè)備保持高性能。

·基于先進(jìn)閃存技術(shù)的快數(shù)據(jù)解決方案

如前述，現(xiàn)在數(shù)據(jù)中心往往采用分層存儲的部署方式。解決了大容量極冷數(shù)據(jù)的存儲問題之后，接下來的問題就是需要快速訪問的極熱數(shù)據(jù)。這部分挑戰(zhàn)主要包括熱數(shù)據(jù)、溫?cái)?shù)據(jù)的存儲需求，就到了SSD產(chǎn)品大展身手的時(shí)候。

在企業(yè)級SSD產(chǎn)品方面，西部數(shù)據(jù)也占據(jù)著牢固的優(yōu)勢。我們知道SSD需要有大規(guī)模的Flash生產(chǎn)和供應(yīng)能力，西部數(shù)據(jù)和鎧俠一起擁有全世界34.9%的Flash的產(chǎn)能，也構(gòu)建了全世界最大的千兆晶圓廠，所以西部數(shù)據(jù)在閃存顆粒方面擁有著規(guī)模優(yōu)勢。

技術(shù)方面，西部數(shù)據(jù)已經(jīng)發(fā)布了第六代3D閃存技術(shù)，大幅度地提高了密度。層數(shù)堆疊已經(jīng)達(dá)到162層，橫向密度也提高了10%，每片晶圓的比特?cái)?shù)比上一代提高了70%。

除了規(guī)模和技術(shù)優(yōu)勢，西部數(shù)據(jù)還擁有自主的控制器和固件，因此，西部數(shù)據(jù)得以達(dá)成領(lǐng)先的固態(tài)硬盤縱向集成優(yōu)勢，這有助性能和穩(wěn)定性的持續(xù)提升優(yōu)化。

基于此，西部數(shù)據(jù)的固態(tài)硬盤產(chǎn)品組合為客戶提供更優(yōu)更廣泛選擇的存儲解決方案，從SN640的主流工作負(fù)載到近期發(fā)布的新款Ultrastar DC SN840 NVMe固態(tài)硬盤，具有最佳的計(jì)算存儲和緩存性能。

另外，西部數(shù)據(jù)還引入了新的ZNS（分區(qū)命名空間）存儲，采用最新的軟件技術(shù)或者算法技術(shù)，大幅改進(jìn)了傳統(tǒng)SSD在寫入與垃圾回收同時(shí)進(jìn)行的時(shí)候，寫入性能大幅下降的問題，有效地提升了規(guī)模和利用率，不必再設(shè)立預(yù)留空間，既提高了性能，同時(shí)又降低了成本。這些優(yōu)勢在軟件公司和生態(tài)系統(tǒng)中可以進(jìn)一步地發(fā)揮出來。

·西部數(shù)據(jù)創(chuàng)新存儲架構(gòu)助力開放計(jì)算

另外，西部數(shù)據(jù)還推出了一系列新型共享存儲平臺及服務(wù)器，幫助用戶過渡到更高效、更優(yōu)質(zhì)的共享存儲架構(gòu)，從而滿足高性能應(yīng)用和工作負(fù)載不斷變化的存儲需求。也就是開放式可組合的分解式架構(gòu)，也是未來開放計(jì)算硬件部分的一個(gè)趨勢。

例如針對SSD的OpenFlex Data24 NVMe-oF存儲平臺。它能支持24個(gè)高性能的固態(tài)盤，能被服務(wù)器集群使用，相當(dāng)于每一臺服務(wù)器里面都有了快速的固態(tài)盤，能夠提供快數(shù)據(jù)的訪問，這樣既能夠做到設(shè)備之間的數(shù)據(jù)的共享，也能夠降低成本。

不難發(fā)現(xiàn)，作為一家同時(shí)擁有HDD和Flash研發(fā)技術(shù)的公司，西部數(shù)據(jù)提供的存儲解決方案不只是在終端，而是從芯片到系統(tǒng)，從云到邊到端的全線存儲解決方案。應(yīng)用場景包括照相機(jī)、手機(jī)、無人機(jī)、VR等存儲設(shè)備，以及PC、筆記本這樣的計(jì)算設(shè)備和IoT設(shè)備，再到數(shù)據(jù)中心高密度硬盤、SSD和平臺的JBOD等解決方案產(chǎn)品。所以，隨著開放計(jì)算擴(kuò)展到除了數(shù)據(jù)中心以外更多的地方，西部數(shù)據(jù)的存儲方案和存儲產(chǎn)品也能相應(yīng)地支持和配合開放計(jì)算的發(fā)展。

在開放計(jì)算的下一個(gè)10年，西部數(shù)據(jù)也希望能夠在更多的領(lǐng)域?yàn)殚_放計(jì)算提供存儲解決方案，與行業(yè)合作伙伴一起推動(dòng)開放計(jì)算的發(fā)展。據(jù)悉，西部數(shù)據(jù)已經(jīng)在與一些互聯(lián)網(wǎng)公司進(jìn)行基于氦氣封裝硬盤的液冷測試，有助于進(jìn)一步幫助數(shù)據(jù)中心降低PUE （Power Usage Effectiveness，評價(jià)數(shù)據(jù)中心能源效率的指標(biāo)）。

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