申耀的科技观察 · 2021年02月01日

西部数据创新分层存储架构,引领云基础设施升级新范式

毫无疑问,随着云计算、大数据、人工智能、物联网等新技术在各行各业更加广泛的普及与应用,在催生越来越多数据量产生的同时,也让数据的管理和价值挖掘变得愈加复杂和困难。

可以看到,未来大量数据可能不是来自数据中心内部,而是分散在各种的边缘设备上;同时,数据不仅仅是完成存储就万事大吉,还要支持智能化的管理和分析;此外,数据还需要在本地数据中心与云之间,甚至是多个云之间自由流动,以确保数据始终随时可用等,这种前所未有的变化,也意味着存储乃至整个数据基础设施迎来了一个关键的重构期。

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在此背景下,西部数据公司持续创新存储架构,并创新性地提出“分层存储”理念,通过对不同特性的数据进行相对应的分层存储,从而满足数据存储在容量、性能、成本及能耗等方面的需求,引领存储迈入了精细化运营的新时代。

毫无疑问,在全新的数据时代,企业的需求正在随着新技术、新应用的出现而不断改变,而西部数据以全新的“分层存储”理念,以及丰富的产品栈,不仅满足了企业级客户对数据以及云基础设施的最新需求。更为关键的是,也在整个市场中重新定义了存储乃至云基础设施技术升级的新范式和技术选型判断的新标尺。

新常态下的数字化转型挑战

众所周知,受疫情“黑天鹅”事件的持续影响,人们的工作方式和生活消费习惯已经悄然发生改变,在线教育、在线医疗、在线购物等新需求快速的增加,推动了数字化转型的演进速度,更让数字经济的发展成为“新常态”。

在“新常态”下,企业数字化转型的紧迫性进一步放大,更多的企业开始重新审视在不确定性环境下数字化的应变能力,同时这也对企业的关键工作负载和数据中心基础架构提出了更高的要求。

正如西部数据公司高级副总裁兼中国及亚太区总经理Steven Craig所言:“2020年突如其来的疫情加速了各行各业的数字化转型,使我们共同步入了数据驱动万物的新时代,随着数据的爆炸式增长以及存储需求发生巨变,云端存储也逐渐面临着前所未有的压力。”

以混合云存储为例,在Gartner 2019年发布的混合基础架构服务能力成熟度曲线上,就首次出现了混合云存储技术,而根据Gartner预测,到2024年大型企业存储在本地、边缘或公有云中的文件或对象存储的非结构化数据将比现在增加两倍,实施混合云存储架构的企业将从2020年的10%,增长到2024年的40%。

不仅如此,IDC在2020年进行的研究也表明,那些正在进行数字化转型的企业中,有68.2%的企业正在更新新一代存储基础设施;其中较为流行的策略就是将工作负载转移到更多软件定义存储的架构上,这些架构的特点是满足日益严格的性能、可用性、可扩展性、可管理性和敏捷性要求,同时也广泛采用包括NVMe SSD、可扩展架构、AI/ML等新技术来帮助企业简化数据管理任务和优化存储系统运行。

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这些新的技术和市场变化,反映在企业级存储市场上,就是企业级HDD的年复合平均增长率仍然高达39%,同时很多企业和云服务商也正在快速地从低容量HDD往大容量HDD进行“切换”——数据显示,在2020年主流容量点已经从14T增长到16T,而在去年第四季度,主流容量点更是从16T往18T移动,这也意味着企业级HDD将迈入“大容量”的时代。

而在企业级SSD上,其年复合平均增长率更是高达47%,背后的主要原因是,PCIe Gen3已逐渐成为整个企业级固态盘的主流接口,市场占比越来越大,特别是和SAS/SATA相比,PCIe Gen3具有优越的性能和低延迟,在替代SAS/SATA中会扮演主要角色。

数据也显示,未来PCIe将会以40%以上的年增长率保持增长,但2021年主流服务器平台仍然会以PCIe Gen3为主,预计从今年下半年开始,主要服务器平台会开始过渡到PCIe Gen4,2022年PCIe Gen4将会成为市场主流,也会带动企业级SSD的进一步增长。

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从上述数据中也能看到,无论是企业级HDD,还是企业级SSD都在保持着高速的增长,也意味着整个企业级存储以及云存储市场,既有对大容量的需求,也有对性能的需求,这种新的变化趋势,与用户在数据中心存储存储设施领域遭遇的挑战密切相关,总结起来包括四个方面,即数据增长迅速;存储性能需求倍增;追求极致TCO以及构建绿色能耗体系。

西部数据创新分层存储架构

在西部数据公司副总裁兼中国区业务总经理刘钢看来,这种前所未有的挑战,其实很难通过一种设备或一种介质同时满足四个方面的需求,也正是洞察到这种变化,西部数据创新性地提出了“分层存储”的理念,希望通过对存储精细化的分层和管理,以最大化的化解数据爆炸式增长带来的压力,并打破传统存储基础架构带来的瓶颈制约。

具体而言,西部数据在“存储金字塔”中根据数据应用场景的不同划分为五层架构,从低到高依次为:极冷存储、冷存储、温存储、热存储和极热存储,并通过为每个存储分层提供差异化的产品以满足不同场景的需求。

其中,针对极冷存储,西部数据推出了Ultrastar DC HC650 SMR HDD,其容量高达20TB,可以满足金融、医疗、广电等行业的数据长期归档业务场景;而针对冷存储,西部数据Ultrastar DC HC550 CMR HDD,也提供16TB和18TB的容量,非常适用于面向备份、大数据分析、AI 训练等业务场景。

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“这些大容量HDD硬盘给客户带来的优势非常明显,以云服务商从14TB升级到18TB为例,其容量密度将提高29%,单位功耗会降低21%,服务器部署成本会降低11%,总体拥有成本也会降低17%,也意味着更大的容量,带来的是更低能耗和更高效率。”刘钢说。

此外,针对温存储,西部数据推出了Ultrastar DC SN640 NVMe SSD,它适用于70/30读写的混合工作负载,典型应用场景包括OLAP、AI训练和传统企业应用;而针对热存储,西部数据去年发布了Ultrastar DC SN840 NVMe SSD,这是一款高性能的SSD,IOPS高达780K,非常适用于50/50读写的密集型工作负载,可满足OLTP、DSP、自动驾驶等应用场景。

事实上,西部数据之所以能够领跑NVMe SSD市场,背后的核心原因就是西部数据在NVMe SSD解决方案领域具备纵向集成优势,这种优势体现在集成完全自主的NAND Flash、SSD控制器和固件于一体,这就非常有利于性能和稳定性的极致优化。以某头部云服务商的用例为例,其对于性能上下波动的要求是不超过10%,但采用西部数据NVMe SSD实测之后的上下波动居然仅有0.11%,也正是凭借超级稳定的IO一致性,西部数据Ultrastar DC SN840 NVMe SSD在去年也荣获了ODCC颁发的综合性能奖。

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值得一提的是,除了创新地提出“分层存储”理念之外,西部数据在存储架构领域也持续的展开探索与创新,比如推出了“分区存储”的SSD,这是下一代企业数据中心的新型存储架构,同时还发布西部数据Ultrastar DC ZN540 NVMe ZNS SSD,这是一款垂直集成了双端口、高可用性NVMe控制器,以标准U.2尺寸提供高达8TB的容量下一代SSD, 具有更高的效率、利用率和扩展能力,能够显著降低公有云和私有云基础架构的总体拥有成本(TCO)。

此外,西部数据也提出了可组合的“分解式架构”理念,其中作为计算核心的服务器可以被分解为DPU、GPU、FPGA、Memory、Flash、Disk、Tape等器件与CPU内存的资源组合,这些资源可以以全闪存阵列、混闪、磁带冷存储等形式,通过虚拟化技术结合场景进行组合,需要的时候对外提供,不需要的时候返还给资源池,从而让更高性能的资源被服务器共享,进而达到弹性伸缩的效果。

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西部数据推出新款OpenFlex Data24 NVMe-oF JBOF平台,就提供业界领先的100Gb以太网连接,并通过直连或网关,使服务器能够共享本地的NVMe 闪存存储,这样就能让NVMe存储分解成开放可组合模式,测试显示,它可将高性能Ultrastar DC SN840 SSD延展到整个低延迟以太网数据结构中,提供高达368TB的共享存储容量,这就为超大规模数据中心以及企业级用户提供了更多的选择。

由此可见,存储基础设施市场正随时代不断演变和进化,这就要求服务商必须提供更有创造力的产品和方案,同时必须紧紧围绕用户最迫切的需求不断创新求变,而作为一家从芯片到系统的全线存储方案,西部数据通过不断地“创新求变”引领存储架构升级,这不仅是它始终能够领跑整个企业级存储市场的核心所在,更是其一直以来不断取得客户和合作伙伴认可和信赖的关键所在。

赋能伙伴驱动基础设施升级

例如,作为一家独立的软件定义存储的解决方案提供商,杉岩数据就与西部数据有着非常深度的合作,其中在杉岩数据&西部数据技术方案合作全闪存云存储解决方案中,搭配24片的西部数据Ultrastar DC SN640 NVMe SSD产品,就为前端云主机提供高带宽低延迟的全闪存储资源,成功实现了弹性扩容、高可靠性和低成本的客户收益。

据杉岩数据CEO陈坚介绍,杉岩数据和合作伙伴合作时,一直以来都希望能结合双方产品的特点,这样不仅能把软件的优势发挥出来,也能把硬件的性能“榨干”到极致,具体到和西部数据的合作中,双方的合作重点是SSD,因为SSD已经成为了主打性能场景下存储解决方案必须的一种介质。

与此同时,杉岩数据非常在乎对SSD benchmark性能的测试,特别关注的指标包括性能和QoS,以及IO一致性,而西部数据的测试结果非常让人满意,而双方打造的解决方案也非常适合具有复杂计算能力的应用场景,如事务性、交易型数据库的应用,目前更是在电信、金融、高端制造等行业领域得以广泛落地。

此外,杉岩数据也采用了西部数据推出的OpenFlex Data24 NVMe-oF JBOF平台,在陈坚看来,这是很高密的存储盒子,能够把NVMe的SSD的资源进行池化,再通过杉岩数据的软件定义存储能力,就能把多个盒子(至少是100个以上的盒子)聚合起来形成更大存储的资源池,这就能为用户提供真正能够做到很高密度、很高性价比的IPFS存储解决方案,而IPFS将是下一代互联网存储方案,这就会更好的解决数据爆炸带来的存储挑战。

同样,UCloud去年发布的新一代公有云归档存储,也应用了西部数据Ultrastar HelioSeal SMR HDD 及 JBOD 存储平台,使得其基础设施成本直降30%,价格更是低至0.024元/GB/月,真正为用户提供了较低价格的冷数据存储解决方案。

UCloud系统工程师周庆说:“这款存储产品的成功开发,离不开UCloud战略合作伙伴西部数据的专业硬件支持,特别是西部数据的高密JBOD机型和SMR盘,和36盘传统机型相比,采用高密机型SMR盘后,单位机架的存储容量提升5.375倍,硬盘数量增加59%,单块硬盘存储空间更是提升150%,由此让我们获得了更高的面密度和更低的成本,满足了UCloud在性能、容量、TCO层面的多样化需求。”

对此,Steven Craig也补充表示,截止目前,西部数据已与诸多行业领先的云数据公司开展了合作,同时还打造了上海实验技术中心,该中心集顶尖的研发测试工程师及客户应用场景相契合的硬件设备为一体,以便更好地配合企业级及OEM客户的产品进行测试来加快上市时间。此外,该中心也制定了严苛的测试流程及要求,这样就能更好的帮助客户实现测试前移,从而更快更好地部署设备,通过及时的新产品迭代从而快速降低总拥有成本(TCO),提高可靠性。

“展望新的一年,随着‘十四五’规划,以及‘新基建’等一系列政策推行落实,中国的云数据市场规模和需求空前庞大,而西部数据也将会持续与头部客户保持紧密合作,加大在创新研发上的投入,以满足客户和市场的多样化需求,为广大的中国客户和用户提供优质的产品及服务。”Steven Craig最后说。

总的来看,随着企业级存储以及云存储的爆发式增长,尽管给整个存储市场带来了更大的压力,但同样也给存储市场带来的前所未有的机遇。而在此过程中,西部数据始终保持着不断的投入与创新,进化与迭代,通过创新地提出“分层存储”架构理念,并配合“分区存储”及“分解式架构”,不断地对存储架构展开持续的探索与创新,这让它真正有能力,也有信心帮助更多客户可以更简单、更从容的实现数字化转型,同时更大大地推动了云存储基础设施领域未来升级的新范式。

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