基于OptiNAND技術(shù)的首批產(chǎn)品落地，西部數(shù)據(jù)做了哪些升級(jí)？原創(chuàng)

今年9月，西部數(shù)據(jù)推出了全新的OptiNAND技術(shù)，利用協(xié)力效應(yīng)革新了磁盤(pán)架構(gòu)設(shè)計(jì)，成功在同一個(gè)設(shè)備中深度整合HDD技術(shù)和閃存技術(shù)。本月23日，首批搭載OptiNAND技術(shù)的產(chǎn)品——20TB Ultrastar DC HC560 CMR HDD正式發(fā)布。

西部數(shù)據(jù)公司HDD業(yè)務(wù)部高級(jí)副總裁Ravi Pendekanti表示，如今，一些領(lǐng)先的科技應(yīng)用和新興數(shù)字化產(chǎn)業(yè)，如人工智能、機(jī)器學(xué)習(xí)、區(qū)塊鏈、5G、物聯(lián)網(wǎng)、智慧視頻等，時(shí)刻都在產(chǎn)生海量數(shù)據(jù)。“我們預(yù)計(jì)，未來(lái)5年內(nèi)數(shù)據(jù)會(huì)呈指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)，將超過(guò)之前所有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)量的兩倍?！?/span>

西部數(shù)據(jù)公司HDD業(yè)務(wù)部高級(jí)副總裁Ravi Pendekanti

今年9月，西部數(shù)據(jù)面向全球發(fā)布了創(chuàng)新的OptiNAND技術(shù)，結(jié)合并優(yōu)化了在閃存和HDD領(lǐng)域的積累，通過(guò)協(xié)力效應(yīng)，對(duì)磁盤(pán)架構(gòu)設(shè)計(jì)做出革新，匯聚二者優(yōu)勢(shì)，為客戶帶來(lái)開(kāi)創(chuàng)性的解決方案，幫助客戶應(yīng)對(duì)未來(lái)的存儲(chǔ)需求。

據(jù)西部數(shù)據(jù)公司副總裁兼中國(guó)區(qū)業(yè)務(wù)總經(jīng)理劉鋼先生介紹，基于OptiNAND技術(shù)的新一代HDD具備更高的容量密度、更優(yōu)的性能和更高的可靠性，結(jié)合西部數(shù)據(jù)在SSD方面的布局，未來(lái)可同時(shí)滿足大數(shù)據(jù)和快數(shù)據(jù)的需求。

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

稍后的媒體發(fā)布會(huì)環(huán)節(jié)中，劉鋼圍繞OptiNAND技術(shù)的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)等方面做了詳細(xì)分析，解釋了西部數(shù)據(jù)看好OptiNAND技術(shù)的原因，并強(qiáng)調(diào)該技術(shù)并非“簡(jiǎn)單地用膠水把閃存和HDD粘合在一起，讓SSD作為緩存來(lái)使用”。此外，他還強(qiáng)調(diào)了中國(guó)市場(chǎng)對(duì)西部數(shù)據(jù)的重要意義。

為什么要推出OptiNAND技術(shù)？

在快速發(fā)展的數(shù)字化時(shí)代，無(wú)論是終端、邊緣還是數(shù)據(jù)中心，它們產(chǎn)生的數(shù)據(jù)都在快速增長(zhǎng)。預(yù)計(jì)到2025年，從用戶、終端、邊緣、數(shù)據(jù)中心采集到的數(shù)據(jù)量將達(dá)180 ZB，其中僅中國(guó)就產(chǎn)生超過(guò)41 ZB以上的數(shù)據(jù)。與此同時(shí)，新生產(chǎn)的設(shè)備存儲(chǔ)容量可能只有幾個(gè)ZB，未來(lái)只有極少部分的數(shù)據(jù)才能被存儲(chǔ)下來(lái)。

值得注意的是，以上還是在HDD和SSD快速增長(zhǎng)情況下的表現(xiàn)。單看數(shù)據(jù)中心對(duì)HDD和SSD的需求：到2025年，數(shù)據(jù)中心SSD CAGR（復(fù)合年均增長(zhǎng)率）約為43%，HDD CAGR是27%。如果簡(jiǎn)單地理解，HDD主要支持大數(shù)據(jù)的需求，SSD主要支持快數(shù)據(jù)的需求。這意味著，數(shù)據(jù)中心用戶對(duì)數(shù)據(jù)容量和快數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的需求非常強(qiáng)烈，存儲(chǔ)產(chǎn)品除了滿足海量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的基礎(chǔ)要求，還要能支持挖掘數(shù)據(jù)價(jià)值的分析、預(yù)測(cè)和決策等過(guò)程。

西部數(shù)據(jù)閃存技術(shù)有哪些升級(jí)？

西部數(shù)據(jù)擁有HDD和閃存兩種存儲(chǔ)技術(shù)，為了支持SSD的快速增長(zhǎng)，其閃存技術(shù)也在迅速發(fā)展。過(guò)去幾年里，西部數(shù)據(jù)的閃存從48層增長(zhǎng)到了112層，今年已經(jīng)推出了162層?！斑@是摩爾定律在芯片領(lǐng)域中繼續(xù)發(fā)揮作用的結(jié)果?！眲撗a(bǔ)充說(shuō)，在存儲(chǔ)領(lǐng)域，摩爾定律不僅體現(xiàn)在橫向擴(kuò)展，也體現(xiàn)在縱向堆疊和單元密度擴(kuò)展。

比如，同一個(gè)單位中，通過(guò)改變邏輯架構(gòu)，可以從只能存儲(chǔ)一個(gè)字節(jié)的SLC，變成兩個(gè)字節(jié)的MLC、三個(gè)字節(jié)的TLC、四個(gè)字節(jié)的QLC，甚至五個(gè)字節(jié)的PLC。所以，橫向密度擴(kuò)張、縱向的堆疊，再加上單元密度的擴(kuò)展，促使閃存的存儲(chǔ)密度在過(guò)去幾年里增長(zhǎng)了很多倍。這超過(guò)了僅由線寬縮小帶來(lái)的增長(zhǎng)，也超過(guò)了僅由堆疊層數(shù)的增加帶來(lái)的增長(zhǎng)?！耙?yàn)槟柖煽梢栽谝陨先齻€(gè)維度發(fā)揮作用，所以我們?cè)诎雽?dǎo)體存儲(chǔ)上有了更快的進(jìn)展，這是摩爾定律和建筑架構(gòu)設(shè)計(jì)的完美結(jié)合?！?/span>

也許大家會(huì)覺(jué)得奇怪，西部數(shù)據(jù)的BiCS5是112層、BiCS6是162層，之前的產(chǎn)品按照48層、64層、96層的規(guī)律來(lái)排列，到了BiCS5、BiCS6則打破了這個(gè)規(guī)律?！斑@正是我們的優(yōu)勢(shì)所在，不單純?cè)谝粋€(gè)維度中來(lái)提升技術(shù)，不是簡(jiǎn)單地做層數(shù)堆疊?！眲撟院赖乇硎?。

在BiCS5技術(shù)中，西部數(shù)據(jù)僅堆疊112層就達(dá)到了128層產(chǎn)品的密度；在BiCS6技術(shù)中，只堆疊了162層，而同類產(chǎn)品可能要堆疊176層或196層。其實(shí)，更多的堆疊層數(shù)會(huì)折中存儲(chǔ)的其他性能，用更低的層數(shù)來(lái)達(dá)到同樣的密度會(huì)帶來(lái)更好的寫(xiě)性能。具體來(lái)看，BiCS5、BiCS6能帶來(lái)以下優(yōu)點(diǎn)——第一，在兩代之間寫(xiě)性能可提高兩倍；第二，在提高寫(xiě)性能的同時(shí)，反而降低了35%的功耗。

除了同等密度下的堆疊層數(shù)更低之外，西部數(shù)據(jù)也采用了更高效率的電路設(shè)計(jì)，將驅(qū)動(dòng)電路置于陣列之下，從而節(jié)省了外圍面積，可以讓芯片的尺寸更小。這種方式在業(yè)內(nèi)被稱為CMOS-under array (CuA)，CuA可以帶來(lái)更高的效率和更好的性能/密度。

即使是同一代閃存，針對(duì)不同的應(yīng)用場(chǎng)景，也會(huì)有不同的取舍和優(yōu)化。西部數(shù)據(jù)擁有自己的閃存制造工廠，可以根據(jù)所生產(chǎn)的閃存顆粒，針對(duì)不同應(yīng)用來(lái)優(yōu)化閃存性能。比如，有的場(chǎng)景需要低功耗，有的需要高性能，有的需要低價(jià)格，有的需要耐擦寫(xiě)次數(shù)更強(qiáng)等等，這些性能很難集中體現(xiàn)在一個(gè)產(chǎn)品上。

西部數(shù)據(jù)可按照應(yīng)用場(chǎng)景的偏好，選擇更優(yōu)化的性能來(lái)滿足不同用戶的需求。比如，有些用戶需要快讀功能，但對(duì)擦寫(xiě)要求不高，注重更低的成本。西部數(shù)據(jù)可挑選相應(yīng)的閃存顆粒，配合自控制器和固件（firmware）來(lái)做縱向提升。通過(guò)優(yōu)化閃存存儲(chǔ)，在保證很好的讀性能的同時(shí)，相應(yīng)地犧牲一部分擦寫(xiě)性能，幫助用戶降低部署成本。

OptiNAND技術(shù)能帶來(lái)哪些優(yōu)勢(shì)？

今年9月，西部數(shù)據(jù)于發(fā)布了OptiNAND技術(shù)，在兩個(gè)月之后，又發(fā)布了基于OptiNAND技術(shù)的20TB Ultrastar DC HC560 CMR HDD。

新的磁盤(pán)架構(gòu)設(shè)計(jì)主要具備三大優(yōu)勢(shì)——首先，有更大的容量。OptiNAND技術(shù)優(yōu)化了結(jié)構(gòu)，提高了產(chǎn)品的密度、性能及可靠性。新品整體容量為20TB，內(nèi)部有9張磁碟，單碟片容量達(dá)到了2.2TB，改善了相鄰磁道干擾的問(wèn)題，并提升了存儲(chǔ)密度；其次，更高的整體性能。OptiNAND技術(shù)把HDD內(nèi)部數(shù)據(jù)放到iNAND閃存上，提高了整體性能，并縮短了延遲。再次，更加安全。在緊急斷電時(shí)，能比之前多保留近50倍的用戶數(shù)據(jù)。

關(guān)于保留更多的用戶數(shù)據(jù)，劉鋼補(bǔ)充說(shuō)明道：在硬盤(pán)系統(tǒng)上由于系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境的原因，有一個(gè)很重要的數(shù)據(jù)損失場(chǎng)景——即“斷電時(shí)如何保護(hù)數(shù)據(jù)“。以前的技術(shù)是利用磁碟轉(zhuǎn)動(dòng)慣性的能量把數(shù)據(jù)刷寫(xiě)進(jìn)去，因?yàn)閕NAND本身就是非易失性的，在斷電保護(hù)時(shí)比以前的技術(shù)保存更多的用戶數(shù)據(jù)，大約是之前的50倍。這讓搭載了OptiNAND技術(shù)的產(chǎn)品在可靠性上有很大的提升。

在OptiNAND中，iNAND這個(gè)角色與HDD的性能相關(guān)?！霸谄胀ǖ腍DD中，不僅有用戶數(shù)據(jù)，還有許多運(yùn)行數(shù)據(jù)，包括尋道數(shù)據(jù)、關(guān)鍵定位數(shù)據(jù)等，這些數(shù)據(jù)原來(lái)被存儲(chǔ)HDD的磁碟上，會(huì)占用一部分空間，還會(huì)降低性能。而在OptiNAND中，這些運(yùn)行數(shù)據(jù)被存儲(chǔ)在iNAND上，我們對(duì)iNAND做了性能等方面的優(yōu)化，讓它適應(yīng)這個(gè)特殊的工作場(chǎng)景。所以，在OptiNAND架構(gòu)設(shè)計(jì)中，iNAND負(fù)責(zé)的是與HDD本身的運(yùn)行深度相關(guān)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部分，這與把用戶數(shù)據(jù)放在其中做緩存的做法有很大的不同?！?/span>

在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)階段，西部數(shù)據(jù)就已經(jīng)做了很多測(cè)試，一直到現(xiàn)在用戶層面的測(cè)試。搭載OptiNAND技術(shù)的HDD，對(duì)外保留了標(biāo)準(zhǔn)接口，還為以后預(yù)留了優(yōu)化空間。如果用戶的開(kāi)發(fā)能力較強(qiáng)，可對(duì)其中的iNAND進(jìn)一步優(yōu)化。作為HDD運(yùn)行系統(tǒng)的一部分，iNAND并不是作為緩存而存在，它存儲(chǔ)著一些關(guān)鍵數(shù)據(jù)，HDD離開(kāi)它不能很好地運(yùn)行。

把HDD和iNAND結(jié)合在一起，不只要提高密度，還要提高性能，增加可靠性。這對(duì)涉及到的算法而言，具有較大的挑戰(zhàn)性。不過(guò)，用戶無(wú)需關(guān)心具體的算法。劉鋼透露說(shuō)，西部數(shù)據(jù)充分利用了OptiNAND技術(shù)，未來(lái)將配合SMR（疊瓦式）技術(shù)來(lái)進(jìn)一步提高HDD的密度。原來(lái)的CMR HDD在16TB時(shí)，可通過(guò)SMR技術(shù)把HDD容量提升至20TB，而這次的新品就是20TB的CMR HDD，后續(xù)可通過(guò)OptiNAND技術(shù)來(lái)更好地支持SMR技術(shù)。

OptiNAND技術(shù)的應(yīng)用情況

“全球有超過(guò)40%的數(shù)據(jù)，被存儲(chǔ)在西部數(shù)據(jù)的產(chǎn)品上，我們?cè)谶@個(gè)領(lǐng)域扮演著極其重要的角色?！眲撛谛缕钒l(fā)布環(huán)節(jié)透露說(shuō)，基于OptiNAND技術(shù)的新品——20TB Ultrastar DC HC560 CMR HDD，能幫助數(shù)據(jù)中心企業(yè)提高存儲(chǔ)的密度。據(jù)悉，新品的單盤(pán)容量提升了25%，同等大小尺寸的產(chǎn)品，原來(lái)的容量是16TB，現(xiàn)在則達(dá)到了20TB。另外，平均每TB的功耗也降低了14%。

根據(jù)劉鋼的介紹，新品單盤(pán)容量密度的提高，可保證用戶在同等容量的情況下，少部署20%的服務(wù)器?！霸陉P(guān)鍵部件供應(yīng)如此緊張的當(dāng)下，減少20%服務(wù)器框架，也為企業(yè)降低了供應(yīng)壓力。如果結(jié)合計(jì)算CAPEX（資本性支出）和OPEX（企業(yè)的管理），用戶的TCO（總擁有成本）能降低16%。僅從16TB遷移到20TB，就能為數(shù)據(jù)中心用戶帶來(lái)上述優(yōu)勢(shì)?！?/span>

現(xiàn)在，市場(chǎng)上有越來(lái)越多的云原生數(shù)據(jù)中心，在新一代大容量HDD出現(xiàn)時(shí)，它們會(huì)在一至兩個(gè)季度內(nèi)，迅速?gòu)脑瓉?lái)的容量點(diǎn)切換到新的容量點(diǎn)，從而享受新技術(shù)帶來(lái)的紅利。云原生數(shù)據(jù)中心的存儲(chǔ)架構(gòu)非常靈活，可以適應(yīng)多種的存儲(chǔ)設(shè)備的介質(zhì)分層。越是云原生數(shù)據(jù)中心，就越能快速切入新一代存儲(chǔ)介質(zhì)，背后的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和存儲(chǔ)的架構(gòu)可以很好地適應(yīng)新技術(shù)的更新，而超大容量和密度的HDD尤其適用于數(shù)據(jù)中心的應(yīng)用場(chǎng)景。通過(guò)觀察之前幾代產(chǎn)品的應(yīng)用情況可以看出，從14TB到16TB再到18TB的更迭中，云原生的數(shù)據(jù)中心都能充分抓住這些新技術(shù)的紅利，相信明年它們也會(huì)快速切換到20TB HDD上。

中國(guó)是西部數(shù)據(jù)的重要市場(chǎng)

西部數(shù)據(jù)在中國(guó)已經(jīng)有許多成功的應(yīng)用案例，國(guó)內(nèi)的行業(yè)客戶、OEM等用戶，也紛紛利用西部數(shù)據(jù)的高性能或主流SSD，來(lái)優(yōu)化云端的大數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)庫(kù)平臺(tái)等的性能。

比如西部數(shù)據(jù)與聯(lián)想、SmartX基于SSD和大容量的HDD，針對(duì)金融行業(yè)的超融合的應(yīng)用場(chǎng)景實(shí)現(xiàn)了存儲(chǔ)優(yōu)化，提高金融超融合云的密度和性能；星環(huán)科技的大數(shù)據(jù)分析平臺(tái)采用Ultrastar DC SN840高端SSD，還使用了Ultrastar DC SN640做優(yōu)化的讀寫(xiě)SSD，從而實(shí)現(xiàn)了全閃大數(shù)據(jù)分析平臺(tái)。

總而言之，中國(guó)市場(chǎng)是西部數(shù)據(jù)很重要的市場(chǎng)。對(duì)該公司而言，OptiNAND技術(shù)有著非常重要的使命，Ravi Pendekanti說(shuō)：“我們期望通過(guò)OptiNAND這個(gè)持續(xù)演進(jìn)的技術(shù)，為中國(guó)的數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)增長(zhǎng)做出貢獻(xiàn)。未來(lái)，我們將不斷實(shí)踐我們的承諾——持續(xù)締造創(chuàng)新、突破技術(shù)的界限，推動(dòng)數(shù)據(jù)繁榮，為全球帶來(lái)先進(jìn)、高效而可靠的存儲(chǔ)解決方案，全方面滿足各行各業(yè)的多樣存儲(chǔ)需求，并攜手合作伙伴與客戶，繼續(xù)深耕中國(guó)市場(chǎng)，為中國(guó)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的未來(lái)和創(chuàng)新賦能?！?/span>

最后，劉鋼總結(jié)說(shuō)，西部數(shù)據(jù)提供的產(chǎn)品背后是從芯片到系統(tǒng)的完整產(chǎn)品線，我們希望可以跟國(guó)內(nèi)生態(tài)伙伴一起，為整個(gè)存儲(chǔ)市場(chǎng)提供優(yōu)化的存儲(chǔ)解決方案。當(dāng)然，只有好的產(chǎn)品也不夠，還需要與合作伙伴一起，讓后者的系統(tǒng)或解決方案、軟件能充分利用新技術(shù)，來(lái)優(yōu)化系統(tǒng)和解決方案。

據(jù)了解，西部數(shù)據(jù)在上海浦東有一個(gè)開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室，聯(lián)合合作伙伴一起做測(cè)試和優(yōu)化。計(jì)劃到明年，該公司將推出更多量產(chǎn)的閃存產(chǎn)品和基于OptiNAND技術(shù)的大容量、高密度、高性能HDD。