国内云计算数据中心领域最具规模和影响力的标志性盛会,第十二届中国IDC产业年度大典将于12.21-22日在国家会议中心举行。在昨天的主会场上,多位领导及嘉宾对目前数据中心整体市场进行了分析与点评,在今日的数据中心技术创新分论坛上,多位嘉宾将会对数据中心的技术创新进行分析与解读,让我们共同迎接今天的数据中心技术创新分论坛。
中国IDC产业年度大典作为国内云计算和数据中心领域规模最大、最具影响力的标志性盛会,西部数据公司高级技术顾问:芦浩出席此次会议,并发表《创新存储技术助力新一代绿色数据中心》主题演讲。

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西部数据公司高级技术顾问:芦浩

以下为演讲实录:

数据中心中有三大模块,存储、计算、网络,所以存储在数据中心中占有不可或缺的地位,不管数据中心应用在什么领域,你的数据都要在存储介质上进行保存。

首先我们看一下存储技术的发展,大家可以看到这张图上有CPU、缓存、内存等等,这两种产品的特性就是速度非常的快,可以达到纳秒级别,几十纳秒或者几纳秒的级别,但是它的容量非常小,缓存的话只有几K或者几百K,内存的话它只有几个G或者128G.

我们看右边是SDB,这是硬盘,它作为我们数据中心中的一个最重要的存储的部件,最近几年又有SID动态硬盘,包括闪存卡或者SDID的动态硬盘。我们西部数据公司也在开发一个新的存储技术,叫存储级内存,顾名思义,它具有内存的访问速度,但是它可以进行存储介质的保存。大家可以看到缓存的话,包括CPU的缓存或者内存,它存在易失性的,你在段电的情况下,它上面的数据就消失掉,包括SCM,存储级内存,包括闪存,内存的话,你在断电的话上面的数据还可以保存。

我们看一下数据中心当中数据分布情况。大家可以看到数据中心之中可能会分为快数据和大数据,大数据会在数据中心中占据90%的比例,所以我们可以发现未来在2020年的时候,90%的数据都会存储在硬盘上,所以硬盘依旧在数据中心占据重要的地位。

下面是数据中心中主要的痛点,首先就是数据中心要求购置成本要低,随着数据量的增大,我们一定要保证单TB的成本,要是下降的趋势。数据中心的运营成本,我们知道电脑,包括制冷,还是给相应的设备提供电源的功耗,是作为数据中心运营的最大成本。还有SLA服务质量,未来都是公有云的平台,你提供公有云的平台,是否向客户提供SLA的服务标准。

主流的数据中心的趋势就是冷数据逐渐趋于活动化,这是大数据分析的作用,原来的冷数据经过大数据,它可能会变成非常活跃的数据。还有使用氦气硬盘技术,它可以帮助数据中心降低成本,降低TCO.还有分量存储技术,包括纠删码技术,它可以使更高、更大容量的硬盘恢复速度更快。当有了纠删码的技术,它的重建时间会非常快。还有氦气硬盘会使这个硬盘发热非常低,在数据中心节能提供很大的帮助。

我们看一下西部数据公司硬盘的创新技术,首先我们看一下硬盘的发展历史,在早期的硬盘它是采用LMR的技术,纵向磁录技术,它的NS级是跟我们的碟片是平行的,像单位英寸最大存130GB,后来发展成PMR垂直磁录技术。PMR的技术,最大可以到1TB或者到1.1TB单位英寸上,所以只有通过增加碟片的方式来增加硬盘的容量,所以这时候西部数据公司发明了氦气硬盘技术,就是把硬盘里面的空气抽成真空,装上氦气,保证碟片的平稳运转。后来西部数据公司又发明了SMR的技术,就是叠瓦式技术,它适用于数据企业的技术,它的密度进行了提升,单位英寸上最大可以存储1.5个TB.有了SMR技术只能存1.5个TB,西部数据公司还有其他的硬盘厂商也在研究HAMR热辅助磁录技术,他使磁密度更大,单位密度磁密度越高的情况下磁头就要做得越来越小,磁头做得小就需要一个辅助的功能。热辅助技术就是通过激光的加热效应,使(英文)进行反转。HAMR这种技术缺点就是你瞬间对这个磁盘进行一个高温的操作,你硬盘的散热成为很大的问题,还有就是(英文)移转是有寿命的,你在长时间运行的情况,(英文)就会失效,造成你硬盘的失效。

未来硬盘技术会转向位图磁记录技术,就是通过碟片,用电磁的方式进行记录,但是这有很大的技术挑战,包括需要大量的投资,你现有的硬盘产品生产线可能都需要淘汰。

西部数据在今年的时候推出了微波辅助磁录技术,它在保证了原有的PMR技术,在磁头上加了一个微波的振荡器,通过微波的方式使(英文)进行反转,就好像家里使用的微波炉,通过高频率的微波使(英文)进行反转。

这就是西部数据专有的MAMR技术,它有一个微波的振荡器,在写入数据的时候,微波进行工作,使(英文)进行反转,它的优势是保证了原有的PMR的所有技术,所以我们这款硬盘的优势就是说成本不会有很大的增加。

使用MAMR技术的硬盘会保持每年15%的容量增长,预计在2025年,西部数据公司会推出三块3.5寸硬盘的话会达到40TB,而PMR的容量始终在一个水平线,它最大能做到20TB.

大家可能都知道闪存固态硬盘近几年有了突飞猛进的发展,从最开始的SLC到MLC,到未来会出现TLC、QLC,但是有了这个MAMR技术的硬盘,也会与产生固态盘有十几倍的差距,未来也是这样的趋势。所以说未来硬盘也会在数据中心中占据非常重要的地位。

我们看一下西部数据公司闪存技术的发展。首先SSD产品会形成这样几大趋势,一个就是企业级的SSD会呈现1:1的增长,预计在2020年的时候,SSD的成本会比现在下降一半左右,下降56%.在超融合的环境下,PCle的SSD会有广泛的使用,英特尔的Purley平台会支持更多的PCle的通道,会支持更多的PCle的设备。未来存储服务器上也会使用PCle的SSD,现在目前传统存储的使用SSD的缓存用的是SaaS的SSD.

闪存颗粒会从2D到3D的转换,目前有一些像三星、英特尔,西部数据公司和东石(音)合资的颗粒厂已经完成了2D向3D的转换,像孙老师讲的AI智能的发展需要更快的存储技术,所以那时候就会有新的存储技术,就是前面所讲到存储级内存,现在西部数据公司也在做RAM的开发,就是可变电阻式的产品,预计在明年下半年会推出第一代的产品,目前市场的存储级内存,像英特尔的3D-Xpoint,它是通过板半导体晶态和非晶态的转变来实现。

这就是闪存技术发展的趋势,从2DNAND到3DNAND,目前2D NAND已经做到它的物理极限,10-12nm,3D NAND会取代2D NAND,主要是3D NAND可以进行堆叠,2DNAND就相当于平房,3D NAND代表楼房,上面存储的数据表示是人,原来你在单位面积上想要住更多的人,如果是平房的方式,智能把每个房间变得更小,房间变得更小就会受到局限,太小就不能住人了,这时候就需要盖楼房,盖楼房之后用3D堆叠盖成楼房,我们的房间可以做得更大一些,单位面积上住的人就会更多一些,3D NAND制成技术是采用30-40nm的技术,所以它的技术在生产线的技术壁垒,相当于比较低一些。

西部数据集团闪存发展的路线图,目前在产的企业级的产品都是十一代的,它目前是最稳定的2D NAND,而且它的成本也具有很大的优势,预计在明年下半年西部数据集团会推出使用64层NAND的企业级产品。

西部数据集团3D NAND有哪些优势呢?首先与2D NAND相比具有更低的功耗和根号的性能,在3D NAND每个状态具有更好的电子数量,它的误码率更低,数据更稳定。而且西部数据集团3D NAND采用粗连链层的技术代替2D NAND(英文)的技术,它的制造工艺会更稳定,更可靠。

下面我简要介绍一下西部数据公司以及相关的产品。大家可以看到西部数据公司包括了我们客户端使用的SSD,还有硬盘,还有数据中心的产品,大家可能对WD的硬盘和台式机、笔记本的硬盘是比较了解的,因为2016年的时候西部数据公司收购了闪迪(音),所有闪迪的产品也归到西部数据公司。企业级的产品是西部数据公司在2020年的时候收购了日立硬盘,我们看到这个硬盘上面的LOGO还是SGST,它前身是IBM的部门,2003年的日立硬盘收购了IBM的硬盘,西部数据在存储的产品线是最全的,包括客户端、台式、笔记本、数据中心有硬盘SSD,还有存储的系统。

这是西部数据制造最大容量12TB的氦气硬盘,它比8TB相比容量增加了50%,功耗降低54%,可靠性提升了25%,氦气硬盘平均无故障时间是250万小时。

氦气硬盘的优势是什么?它比空气硬盘的优势,里面充的是氦气,它可以使碟片的振动变低,碟片可以做得更薄,因为里面没有空气的阻力,所以它转动的阻力非常小,我举动马达功耗就会降低,可以使用更低的驱动马达,功耗更低的驱动马达。由于它的振动比较小,我可以在3.5寸环境里装更多的碟片,提升硬盘的容量。

这款是西部数据公司PCIe NVMe SSD,最大容量可以做到7.68TB五,它有两种封装形式,一种是卡式,一种是盘式,它的性能是非常好的,它的4K块大小随机读可以达到120万,混合读写可以达到56万,高端的存储的话,它的IOPS也就达到几十万,而我们这一K卡就可以达到50万。

西部数据企业级的SAS SZD也可以做到7.68TB.

这是西部数据公司收购了闪迪之后推出了SATA SSD产品,它的LOGO还是用闪迪的LOGO,它有两个耐久度,一个是1.8,一个是0.6,比如说我们现在应用放在了一万五千转的硬盘上,性能出现一些瓶颈,这时候可以采用这种SATA SSD.

西部数据公司现在不只做存储零部件,包括SSD硬盘这样的产品,也做存储系统的产品,包括捷豹的硬盘的扩展柜,还有全闪的扩展柜,包括存储服务器。JBOD的扩展柜可以实现SSD和硬盘的混插,它叫混合存储,它总大容量可以达到720TB.我们有这样一个测算,在一个机柜里装7台JBOD,上面配7个计算节点,可以实现五个TB的存储容量,整个机柜的用电是在11千瓦以下。全闪的拓展柜有四个规格,最大的盘可以支持7.68T的SAAS SSD,这两款产品我们都在外面的展台上有相应的展示,如果各位来宾有兴趣,可以在展台上进行参观。NVMR SSD的Storage Server,还有低配、高配的版本,主要是用于高性能计算的应用场景。

西部数据的SSD产品主要是帮助我们企业一些应用做了一些优化,比如MySQL数据库,使用SSD的产品可以实现资源的整合,我原来的MySQL服务器部署在硬盘上,它的性能出现了瓶颈,我可能需要采用分表的方式给它进行拆分,使用SSD之后就不需要进行拆分,你直接用SSD去接硬盘,来提升你的MySQL的性能。还有Oracle RAC,我们知道传统的Oracle RAC是IOE的架构,现在有了PCIe闪存卡可以采用分布式的架构,也可以用分布式X86服务器搭建一个Oracle Rac,给我们企业提供高性能的服务。还有使用闪存卡的产品,可以提升我们七倍的VDI的相当于虚拟桌面的能力。

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