超大规模数据架构之下,企业级硬盘面临哪些挑战?

张帅_

张帅_

· 10月15日

大容量机械硬盘承载的存储将是超大规模数据中心的主流。

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超大规模数据架构之下,企业级硬盘面临哪些挑战?

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2016年,英特尔前CEO布莱恩·科兹安尼克提出了“数据洪流”的概念,事实证明,数据洪流袭来的汹涌依旧超过预期,而这些数据最终都会存放于各种各种各样的存储设备上,超大规模数据中心就是重要的承载。

“伴随新基建的落地,超大规模数据中心的建设持续推进。面向未来,大容量机械硬盘承载的存储将是超大规模数据中心的主流。”希捷科技中国区产品线管理总监刘嘉表示。

相关数据显示,到2026年,大容量机械硬盘将会存储65%以上的EB级数据。尤其核心及边缘的企业数据,超过80%将存储于机械硬盘。

希捷科技中国区产品线管理总监刘嘉

希捷科技中国区产品线管理总监刘嘉

用户需求叠加与疫情缺货

企业级硬盘在迎来巨大机遇的同时,依旧面临不少挑战。其中最大的挑战来自于用户的需求越来越大,例如今年年初有很多类似于区块链的新机会,再加上传统的企业用户,以及大规模数据中心用户需求的持续性增长,而且这三个层面的需求正在叠加。

将目光放回到二十年之前,当时主流的IBM、惠普、戴尔等存储架构都以集中式为主,这种存储架构的好处是可控性很高,也比较安全、易于管理,位于企业数据中心内部。

但问题是企业的存储无法做大规模扩展,比如要支持一个银行的系统,几千人的查询是可以满足,但是当遇到春节抢红包的场景,面对几亿级别的高并发,此时就必须有大规模数据架构才能支持。

“大规模数据架构最大的优势就是,它可以支持大规模的扩展,第二个优势就是能够以相对比较低的成本去计算和存储,比如偏热的数据和偏冷的数据放在不同的介质里面,最终实现比较低的TCO。”刘嘉说道。

此外,疫情对全球半导体行业造成了巨大影响,缺货成为常态,比如服务器厂商采买硬盘有货了,但是CPU没货、网卡没货,最终服务器还是不能交货,全球供应链的挑战异常严峻,不光是硬盘行业,而是一个系统性的问题。

一块硬盘如何抗震?

看似平平无奇的硬盘里有着精巧的工程设计,硬盘精密度越高,其对外部环境的振动、噪声的敏感度就越来越高。

以风扇对硬盘的影响为例,首先,高转速风扇的声波噪音可以通过空气传播到硬盘结构表面;其次,风扇工作时产生的振动也会通过服务器内部的机械结构进行传播,影响硬盘磁头定位,导致硬盘的性能受损。因此,硬盘精密的工艺决定着对工作环境更为严苛的要求。

一个是物理机械的传导,一个是声波噪声振动的传导,这两大原因造成硬盘抗振性的设计要求越来越高。

抗振性大部分时候是在大规模数据架构下遇到的一个典型问题,大规模数据架构的必然需要用更大容量的硬盘,这些是大规模数据架构给我们带来好处的同时,必须要解决的一些问题。

希捷的HAMR(热辅助磁记录)和MACH.2(双磁臂)技术成为硬盘容量持续增长、硬盘性能持续提升的关键技术。

“希捷认为,如果硬盘的性能需要进一步释放的话,需要把磁头的读写进一步定型化,就需要把一个磁臂拆成两个磁臂,比如上面8个磁头对应着上面8TB的空间,下面8个磁头对应着下面8TB的空间,相当于是一上一下的关系。2019年希捷量产了第一代双磁臂技术,工程师对于相互之间的干扰本身在硬盘内部做了屏蔽,能够最大限度避免两个磁臂之间的干扰对硬盘造成的影响。”刘嘉说道。

此外,希捷和京东云还联合展开了抗震性的研究,针对风扇干扰,京东云借助希捷C3实验室的专业仿真及测试环境,采用了创新的服务器架构和散热设计,将散热风扇从传统的机箱中部,移到了机箱尾部。

这一设计最大限度加大了风扇和硬盘的间距,系统内部的内存、散热器及导风罩可以对风扇的声压进行有效阻隔,加上精确的风扇转速控制,最大限度降低风扇声压及振动对硬盘性能的影响,从而显著降低磁盘的读写失误,保障硬盘性能和稳定性。

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