數(shù)據(jù)基礎(chǔ)架構(gòu)如何演進(jìn)，西部數(shù)據(jù)有話說(shuō)

一家自動(dòng)駕駛企業(yè)，其自動(dòng)駕駛訓(xùn)練車(chē)隊(duì)每天數(shù)據(jù)增長(zhǎng)量達(dá)到數(shù)十PB；一家中型三甲醫(yī)院每月光PACS系統(tǒng)就能產(chǎn)生數(shù)十TB的影像數(shù)據(jù)，并且對(duì)于性能要求極高；一家海上風(fēng)電場(chǎng)，數(shù)千家風(fēng)機(jī)的各種物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備每天實(shí)時(shí)產(chǎn)生數(shù)據(jù)流，需要云、邊、端構(gòu)建起強(qiáng)大的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施才能支撐起如此規(guī)模的應(yīng)用；一家直播巨頭，每月歸檔數(shù)據(jù)就高達(dá)數(shù)PB，并且需要隨時(shí)配合審計(jì)和法規(guī)要求調(diào)用歸檔數(shù)據(jù)……

相比過(guò)去，如今的應(yīng)用在特點(diǎn)、規(guī)模、復(fù)雜度等方面是今非昔比。如果說(shuō)用戶在業(yè)務(wù)層最直觀地感受到應(yīng)用層的變化；那么，數(shù)據(jù)基礎(chǔ)架構(gòu)廠商則在最底層敏銳地體驗(yàn)到了新應(yīng)用所帶來(lái)的變革。正如西部數(shù)據(jù)公司副總裁兼中國(guó)區(qū)業(yè)務(wù)總經(jīng)理劉鋼所言：“如今業(yè)務(wù)場(chǎng)景的多樣化帶來(lái)了對(duì)于底層數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的不同需求，不同應(yīng)用對(duì)于性能、容量、時(shí)延、功耗、成本等也是不盡相同?！?/p>

西部數(shù)據(jù)公司副總裁兼中國(guó)區(qū)業(yè)務(wù)總經(jīng)理劉鋼

也正因?yàn)槿绱?，像西部?shù)據(jù)這樣聚焦在數(shù)據(jù)基礎(chǔ)架構(gòu)的廠商，近年來(lái)力推創(chuàng)新存儲(chǔ)架構(gòu)--分層存儲(chǔ)，通過(guò)更加精細(xì)化的管理與分層，以及多種組合來(lái)滿足應(yīng)用的需求。

創(chuàng)新存儲(chǔ)架構(gòu)的“新”在哪里

所謂分層存儲(chǔ)，其實(shí)并不是一個(gè)新概念，自從SSD進(jìn)入到數(shù)據(jù)中心之后，分層存儲(chǔ)概念就開(kāi)始被業(yè)界所提及。但隨著用戶應(yīng)用豐富化，以及存儲(chǔ)介質(zhì)的加速發(fā)展，分層存儲(chǔ)其內(nèi)涵出現(xiàn)了新的變化。

西部數(shù)據(jù)介紹，在新的存儲(chǔ)架構(gòu)模型中，數(shù)據(jù)根據(jù)應(yīng)用特點(diǎn)被分為了極熱存儲(chǔ)、熱存儲(chǔ)、溫存儲(chǔ)、冷存儲(chǔ)和極冷存儲(chǔ)共5種類(lèi)型，這五種數(shù)據(jù)類(lèi)型往往需要通過(guò)不同的存儲(chǔ)盤(pán)來(lái)滿足需求。

因此可見(jiàn)，所謂創(chuàng)新存儲(chǔ)架構(gòu)，首先體現(xiàn)的就是存儲(chǔ)架構(gòu)模型更加細(xì)分化，通過(guò)分而治之的策略讓?xiě)?yīng)用數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在合適的介質(zhì)與產(chǎn)品上。例如，極熱存儲(chǔ)采用內(nèi)存DRAM，熱存儲(chǔ)采用高性能SSD，溫存儲(chǔ)則采用主流的SSD/HDD，冷存儲(chǔ)適合采用傳統(tǒng)大容量企業(yè)級(jí) HDD，極冷存儲(chǔ)則會(huì)考慮用SMR HDD來(lái)把一些隨機(jī)寫(xiě)入變成順序?qū)懭耄M(jìn)一步地提高存儲(chǔ)的密度。

其次，具體到每一層存儲(chǔ)，都需要有更加創(chuàng)新的技術(shù)來(lái)支撐數(shù)據(jù)應(yīng)用。以極冷存儲(chǔ)為例，主要應(yīng)用在歸檔領(lǐng)域，印象之中似乎是藍(lán)光或者磁帶存儲(chǔ)產(chǎn)品的市場(chǎng)，但當(dāng)前歸檔所面臨的數(shù)據(jù)規(guī)模，以及法規(guī)與審計(jì)對(duì)于歸檔數(shù)據(jù)調(diào)用，推動(dòng)了新的創(chuàng)新發(fā)生。正如西部數(shù)據(jù)發(fā)布的20TB SMR HDD，在功耗、容量上不斷突破與創(chuàng)新，正在成為極冷存儲(chǔ)最為理想的存儲(chǔ)介質(zhì)。

最后，雖然數(shù)據(jù)存儲(chǔ)架構(gòu)正在走向分層，但并不意味著彼此孤立，而是需要在整體層面進(jìn)行聯(lián)動(dòng)與組合，以滿足數(shù)據(jù)中心應(yīng)用多樣化的需求。

“在當(dāng)前數(shù)據(jù)中心中，主要面臨數(shù)據(jù)增長(zhǎng)迅速、存儲(chǔ)性能需求倍增、追求極致TCO以及構(gòu)建綠色能耗體系這幾大核心的訴求。我們認(rèn)為，更加細(xì)分和智能的分層存儲(chǔ)架構(gòu)是滿足這些訴求最佳方式?！眲摫硎镜馈?/p>

閃存如何帶來(lái)極致能力

在所有的存儲(chǔ)介質(zhì)中，閃存無(wú)疑最受矚目的明星。隨著閃存容量、性能的穩(wěn)步提升，如何用好閃存也是當(dāng)前很多用戶所面臨的挑戰(zhàn)。

對(duì)此，西部數(shù)據(jù)思路主要有兩點(diǎn)。其一，繼續(xù)對(duì)閃存進(jìn)行細(xì)分，比如，西部數(shù)據(jù)Ultrastar DC NVMe SSD包括SN640、SN840：SN640適合混合負(fù)載的，大概70%讀30%寫(xiě)的場(chǎng)景；SN840適合高性能應(yīng)用場(chǎng)景，50%讀50%寫(xiě)。從SN640到 SN840，IOPS從469K到780K，表面差別并不大，但是在技術(shù)上，從NAND顆粒到控制器連接通道的數(shù)量，都有很大的差異。

其二，西部數(shù)據(jù)所有閃存產(chǎn)品都采用了縱向集成的策略。所謂縱向集成，即集成完全自主的NAND Flash、SSD控制器和固件于一體，最大限度將閃存的性能和穩(wěn)定性發(fā)揮到極致。這種縱向集成所帶來(lái)的極致能力，顯然是當(dāng)下用戶們?cè)诟鞣N應(yīng)用中最為迫切需要的。

劉鋼介紹道：“只有將NAND顆粒、控制器、固件做整體優(yōu)化，才能讓閃存的性能發(fā)揮到極致；同時(shí)，遇到大負(fù)載時(shí)，閃存的極致性能依然可以保持穩(wěn)定，西部數(shù)據(jù)恰恰能夠在這些方面做到業(yè)界領(lǐng)先?！?/p>

以西部數(shù)據(jù)Ultrastar DC NVMe SN640和SN840為例，其控制器中有兩塊芯片，分別處理前段FTL（Flash Transition Layer）和后端Flash Management。前端的FTL芯片包含多個(gè)獨(dú)立的處理器，同時(shí)處理I/O輸入輸出及內(nèi)部的后臺(tái)優(yōu)化工作；后端FM芯片也包含獨(dú)立處理器多通道管理NAND FLASH。正因?yàn)槿绱?，新款的西部?shù)據(jù)Ultrastar DC SN840 NVMe SSD可以將性能波動(dòng)控制在0.11%以內(nèi)，其產(chǎn)品力不僅受到金融、運(yùn)營(yíng)商、互聯(lián)網(wǎng)、云服務(wù)廠商的廣泛青睞，更在今年ODCC上榮獲了綜合性能獎(jiǎng)。

數(shù)據(jù)中心架構(gòu)走向分解式

如果說(shuō)存儲(chǔ)自上向下的分層是數(shù)據(jù)管理與應(yīng)用走向細(xì)分化，那么數(shù)據(jù)中心架構(gòu)走向分解式架構(gòu)就是數(shù)據(jù)存儲(chǔ)資源加速走向高效共享化。

“接下來(lái)數(shù)據(jù)中心架構(gòu)層面一個(gè)很大的變化就是分解式架構(gòu)開(kāi)始興起。”劉鋼如是說(shuō)。

在未來(lái)，存儲(chǔ)系統(tǒng)發(fā)展將會(huì)呈現(xiàn)出一種開(kāi)放可組合兼容的分解式架構(gòu)，其中作為計(jì)算核心的服務(wù)器被分解為DPU、GPU、FPGA、Memory、Flash、Disk、Tape等器件與CPU內(nèi)存的資源組合，這些資源通過(guò)虛擬化技術(shù)結(jié)合場(chǎng)景進(jìn)行組合，需要的時(shí)候?qū)ν馓峁?，不需要的時(shí)候返還給資源池，從而實(shí)現(xiàn)彈性伸縮的效果。

實(shí)際上，分解式的架構(gòu)帶來(lái)最為直接的好處就是，用戶并不用擔(dān)心底層存儲(chǔ)到底是何種技術(shù)組合，而是可以聚焦上層業(yè)務(wù)創(chuàng)新，根據(jù)業(yè)務(wù)需求特點(diǎn)來(lái)選擇不同的組合，實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)資源和效率的最大化，以及上層應(yīng)用的最佳體驗(yàn)。

當(dāng)然，分解式架構(gòu)的興起也必然會(huì)讓西部數(shù)據(jù)這種擁有全面產(chǎn)品線和產(chǎn)品組合的廠商更加如魚(yú)得水，西部數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)中心已經(jīng)擁有高容量的企業(yè)級(jí)硬盤(pán)、企業(yè)級(jí)固態(tài)硬盤(pán)，以及高密度、高性能的JBOD&JBOF、NVMe-oF新型系統(tǒng)等一系列產(chǎn)品組合，可以為數(shù)據(jù)中心提供各種最優(yōu)組合。

“西部數(shù)據(jù)正在加速產(chǎn)品、技術(shù)研發(fā)的整合，并且會(huì)繼續(xù)跟市場(chǎng)上系統(tǒng)級(jí)的廠商、方案商、軟件公司一起合作，完善產(chǎn)品組合的搭配，讓其滿足不同用戶的需求。”劉鋼補(bǔ)充道。

事實(shí)上，數(shù)據(jù)中心架構(gòu)走向分散化的趨勢(shì)也跟當(dāng)下新基建的潮流所吻合。眾所周知，新基建將會(huì)帶來(lái)基礎(chǔ)設(shè)施的又一輪革命，5G、人工智能、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等技術(shù)在各種業(yè)務(wù)場(chǎng)景中的應(yīng)用，不僅會(huì)讓舊場(chǎng)景迎來(lái)新的智能化升級(jí)，也會(huì)迸發(fā)出更多新場(chǎng)景的創(chuàng)新，而落實(shí)在底層數(shù)據(jù)中心，對(duì)于數(shù)據(jù)基礎(chǔ)架構(gòu)的性能、容量、能耗又提出了更高的要求。

“西部數(shù)據(jù)自身定位是數(shù)據(jù)基礎(chǔ)架構(gòu)的領(lǐng)導(dǎo)者，成為新基建的關(guān)鍵部件提供商，為新基建提供智能的‘磚’和‘瓦’，以及規(guī)劃數(shù)據(jù)基礎(chǔ)架構(gòu)，以滿足上層應(yīng)用的各種需求?！蔽鞑繑?shù)據(jù)公司副總裁兼中國(guó)區(qū)業(yè)務(wù)總經(jīng)理劉鋼最后表示。

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