全閃存數(shù)據(jù)中心的夢(mèng)想正在慢慢實(shí)現(xiàn)

2011 年，當(dāng) Pure Storage 為任務(wù)關(guān)鍵型數(shù)據(jù)中心發(fā)表了第一套足夠強(qiáng)大、且經(jīng)濟(jì)的全閃存存儲(chǔ)陣列時(shí)，引起了市場(chǎng)與客戶的關(guān)注。從此，Pure 便立志要實(shí)現(xiàn)全閃存數(shù)據(jù)中心的夢(mèng)想。

相較于傳統(tǒng)的存儲(chǔ)介質(zhì)，如磁盤或磁帶，閃存的優(yōu)勢(shì)毋庸置疑，但其最大障礙在于成本。不過(guò)，磁盤與閃存之間的總體擁有成本 (TCO) 差異，其實(shí)比許多人想象的還低。本文將探討，在未來(lái)短期之內(nèi)可能讓硬盤不再具備成本優(yōu)勢(shì)的一些因素。

值得事先一提的是，對(duì)于任何性能或延遲敏感的工作負(fù)載來(lái)說(shuō)，閃存早已是它們的最佳選擇。自從閃存進(jìn)入企業(yè)存儲(chǔ)市場(chǎng)以來(lái)，其便從上至下一級(jí)一級(jí)地逐步淘汰硬盤，目前只剩下磁盤驅(qū)動(dòng)器還維持著市場(chǎng)占有率優(yōu)勢(shì)，即容量導(dǎo)向的近線驅(qū)動(dòng)器。

盡管這是在線數(shù)據(jù)存儲(chǔ)最低的一層，但大部分的數(shù)據(jù)仍存儲(chǔ)在這層，而且在每年出貨的硬盤容量中占比越來(lái)越大 (超過(guò) 70%)，這就是閃存接下來(lái)要滲透的一層。

NAND 閃存的每比特價(jià)格正在以比近線硬盤更快的速度下滑。再加上閃存在電力、空間、制冷方面的優(yōu)勢(shì)，以及更高的性能與可靠性，硬盤很快就會(huì)變成一種不太具備成本效益的選擇。下面就來(lái)深入探討其中的一些因素。

介質(zhì)成本

第一個(gè)最直接的成本就是介質(zhì)成本。雖然，如今硬盤的每比特成本仍舊低于最高密度的閃存，但 2023 年有幾個(gè)值得觀察的重要趨勢(shì)。

首先，所有的一線閃存制造商今年都在密度上實(shí)現(xiàn)大幅增長(zhǎng)，有的甚至做出了 200 層以上的 3D NAND。這種密度增長(zhǎng)將轉(zhuǎn)化成更好的成本效率，進(jìn)一步節(jié)省電力和空間。其次，如果分析師的預(yù)測(cè)準(zhǔn)確，NAND 的整體價(jià)格將延續(xù) 2022 年底開(kāi)始的趨勢(shì)，在 2023 年的大部分時(shí)間內(nèi)呈現(xiàn)下跌的走勢(shì)。

能源成本

如今，數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)架構(gòu)的能源消耗占了全球的 1% 以上，而且比例還在升高。隨著能源成本的持續(xù)上漲，信息技術(shù)的能源消耗已不再只是一項(xiàng)環(huán)保議題，更是一項(xiàng)重大的經(jīng)濟(jì)議題。

從總體擁有成本來(lái)看，能源消耗在 2023 年及未來(lái)甚至將扮演更重大的角色。因此，具備較高電源效率的基礎(chǔ)架構(gòu)將比友商擁有更大的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)。隨著閃存的密度不斷攀升，其未來(lái)的電源效率將超越硬盤，達(dá)到更低的實(shí)質(zhì)成本。

2022 年，Pure Storage 發(fā)布了第一份環(huán)境、社會(huì)和治理 (ESG) 報(bào)告，比較了我們與友商的全閃存系統(tǒng)，并指出我們的系統(tǒng)所消耗的能源比友商少 84%。未來(lái)，優(yōu)良的能源效率將成為 Pure Storage 產(chǎn)品在 TCO 上擊敗磁盤的主要因素。

更高的性能

在兩個(gè)關(guān)鍵方面，閃存相對(duì)于磁盤的性能優(yōu)勢(shì)可以轉(zhuǎn)化為成本優(yōu)勢(shì)。

首先，由于磁盤目前的性能依然很低，所以即使在性能需求最輕的工作負(fù)載上，您最后還是會(huì)有許多閑置的容量。舉例來(lái)說(shuō)，或許機(jī)械硬盤本身具備 20TB 的存儲(chǔ)容量，但如果系統(tǒng)的性能在 16TB 的時(shí)候就已經(jīng)達(dá)到極限，那您就無(wú)法發(fā)揮每比特應(yīng)有的成本效益。閃存就沒(méi)有這方面的問(wèn)題，因?yàn)榧词谷萘靠煲帽M，其讀取性能依然穩(wěn)定，不像硬盤。

其次，任何強(qiáng)調(diào)彈性的存儲(chǔ)環(huán)境都會(huì)有冗余策略，例如：存儲(chǔ)多個(gè)數(shù)據(jù)復(fù)本，以及預(yù)留一些備用容量以備不時(shí)之需。

這意味著裝置的性能將左右您建立的系統(tǒng)具備多少冗余能力。早在多年以前，硬盤的容量就已經(jīng)大到當(dāng)一個(gè)驅(qū)動(dòng)器發(fā)生故障時(shí)，您將因?yàn)橹亟〞r(shí)間過(guò)長(zhǎng)而必須采取雙校驗(yàn)位 (dual paity) 冗余策略來(lái)確保業(yè)務(wù)的彈性。如今還可能需要用到三校驗(yàn)位 (triple parity)，甚至更多。

但如果采用閃存裝置，重建的時(shí)間就能縮短，因此只需更少的容量來(lái)實(shí)現(xiàn)彈性冗余架構(gòu)，相當(dāng)于擁有更好的有效成本效率。此外，有些閃存供應(yīng)商 (例如 Pure Storage) 還提供了強(qiáng)大的自動(dòng)化彈性調(diào)校功能，能將所有的因素都納入考慮，讓用戶不必操心他們需要設(shè)置什么 RAID 等級(jí)。

更好的可靠性

根據(jù) Pure 的數(shù)據(jù)，我們的系統(tǒng)年化故障率 (AFR) 比任何針對(duì)機(jī)械磁盤的產(chǎn)業(yè)評(píng)測(cè)結(jié)果都低上許多，甚至比 SSD 的業(yè)界平均值還低。而更好的可靠性，意味著更好的彈性。

除此之外，也意味著裝置需要更換的情況更少，進(jìn)而降低成本。雖然大多數(shù)簽訂支持合約的客戶都不會(huì)直接感受到這項(xiàng)成本，但可靠性不足所衍生的成本勢(shì)必會(huì)反映在支持合約當(dāng)中。這正是為何傳統(tǒng)的存儲(chǔ)供應(yīng)商的支持成本在 4、5 年或更久之后將突然暴增。

Pure 的可靠性意味著客戶不需每 4、5 年就經(jīng)歷一次砍掉重練的痛苦。那些 6 年前隨 Evergreen 訂閱方案采購(gòu)的 Pure Storage 陣列，至今仍有 97% 還在服役，而且還能跟上當(dāng)今的技術(shù)。

閃存就是比較好

一個(gè)簡(jiǎn)單的事實(shí)就是：今天已經(jīng)沒(méi)有人是因?yàn)闄C(jī)械硬盤比較好所以才購(gòu)買，而是因?yàn)楸容^便宜。閃存幾乎在每一方面都優(yōu)于機(jī)械硬盤存儲(chǔ)，而且在閃存原本就具備優(yōu)勢(shì)的地方，其優(yōu)勢(shì)還在持續(xù)擴(kuò)大。目前閃存仍輸給磁盤的只有成本，但磁盤與閃存交叉的日子已越來(lái)越近。對(duì)大多數(shù)企業(yè)而言，全閃存數(shù)據(jù)中心的夢(mèng)想很快就會(huì)實(shí)現(xiàn)。