数据大爆炸边缘期 到了重新审视存储核心架构的时候了

在数字化转型深入的当下,各行各业均感受到了时代给业务模式方面带来的冲击,而在企业拥抱数字化转型过程中,考验的是业务的快速响应能力,以及IT架构在背后起到的支撑。

尤其在存储方面,3G到4G演进中,不少企业都经历过信息过载产生的压力。但这还仅是个阶段性冲击,伴随5G商用、以及AI、物联网的逐步落地,这一数据量还将呈指数级增长。据IDC一组数据显示,到2023年数据产生将会超过100个ZB,也就意味着未来大型云数据中心还将面临更大的挑战。

另一项IDC报告也印证了这一点,IDC预计到2022年,HDD和SSD的总金额将达到IT基础架构总支出的27%,对于云和超大规模数据中心客户来说,SMR、和ZNS SSD是其优化基础架构、实现更大规模经济效益的良机。

在近日拉开帷幕的ODCC大会上,西部数据公司产品市场部副总裁朱海翔在演讲时指出:“针对这些爆炸性的数据我们有必要重新审视当今的存储能不能满足数据中心、数据爆炸的发展需求。”

从数据中心的存储量来看,2018年全球总共留存下来了5ZB的数据,2023年这一数字将达到12ZB,但与产生的100ZB的数据相比,大部分已经产生的数据在产生之后因种种原因未被留存。这也是目前的存储架构、存储介质和存储密度面临的挑战,无法把所有产生的数据留存下来。

而从业务层面来看,当下没有企业会轻视数据的重要性,但当数据刚刚产生时,企业无法第一时间将数据的价值发挥出来,只有将其留存进行分析后,其背后的价值才会真正显现。

回到数据中心层面来看,此前数据存储介质一直是数据中心存储网的瓶颈,这也是为何近年来市场上SSD增速那么快的原因。但要知道,SSD中负责存储数据的闪存颗粒,不仅占据了SSD大部分的成本,更对性能有着至关重要的影响。

因此要实现SSD更强的性能和更大的容量,闪存颗粒是升级的重点,而在SLC、MLC、TLC、QLC不断演变的历程中,QLC虽出现较早,却一直不是重点关注的对象,但不可置否的一点是,QLC无论是在成本还是存储密度上而言,都与大容量SSD是绝佳搭配。正如朱海翔所说,为了满足数据的爆炸式增长,闪存制造商必须不断加快技术发展步伐。电荷捕获存储器单元的问世有助于实现速度更快、耐久性更强的SLC,从而使TLC成为主流,如今更将全面开启 QLC 时代。

而QLC若想实现更深度的存储密度的扩展,也面临着很大的挑战,要知道四比特单元,每个Cell单元储存4个数据,十六种不同电压状态,要在每个单元能够感知16个电平位,对于写入寿命上有很大的挑战。

去年,西部数据成功开发出了建立在64层QLC的基础上实现的96层BiCS4架构的第二代3D QLC NAND,这其中离不开西部数据的硅处理、器件工程、以及系统集成能力。第二代3D QLC NAND在有效对成本进行控制的同时,也具备了非常好的访问和读取的性能。

但受到QLC自身存在的(写入)局限性,大规模应用尚需一段时间。而QLC未来接受程度与此前TLC不同,TLC最先推广行业是手机,之后才是企业级的数据中心市场。QLC则相反,未来会首先在数据中心市场进行推广。朱海翔在演讲中也指出:“预计在2025年,在全球数据中心中存放在SSD的介质会有50%的数据会存放在基于QLC的SSD当中。”

这一背景与其推出SMR HDD时相似,在扩展、收益、读取性能和写入限制上有着非常类似的场景。SMR HDD翻译成中文就是叠瓦式磁记录,硬盘在一个牒片上会叠加很多的同心圆,也就是所谓的磁道,数据便存储在每个磁道之上。因此磁片上的磁道越多,可存储的数据相应的也会增多。

HDD在近年发展中,在多个不同的方面推动着物理科学的边界,而西部数据找到的方法便是过叠瓦式的方法在同样面积的磁盘上摆放更多的磁道。

在SMR HDD过去五年商用化的历程中,西部数据通过和业界共同合作,实现了SMR HDD通过一些系统的优化,让其在数据中心中有了更多的应用场景。同时沿用了分区存储的技术,并与NVMe标准化组织合作推出了分区命名空间(Zone Name Space),实现HDD亦或是SSD均可使用同样的分区存储技术。通过分区存储技术,在HDD和SSD的推广,ZNS和SMR HDD,把写入限制变成写入管理,推出更加可靠可控的数据协同。

与SSD相比,HDD最大的优势同样在于容量与成本,这也是为何越来越多的云服务提供商开始投入资源管理高容量SMR HDD主机软件的原因。对于西部数据而言,随着生态系统的不断发展和SMR的推广,西部数据致力于在提供高容量的同时不断演进能源辅助磁记录技术,目前西部数据Ultrastar DC HC620 SMR 15TB硬盘已批量出货,20TB也将于明年正式出货。不难预测,受到强大的企业需求推动,未来其在HDD方面的收入还是非常可期的。

可以说,西部数据的愿景,是为了帮助企业在ZB级容量的存储时代,满足数据中心不断出现全新需求,并通过技术创新的方式,来让企业保持具有竞争力的总体拥有成本,提供新的数据中心结构。

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