UCloud發(fā)布了新一代歸檔存儲產(chǎn)品，通過自研的歸檔存儲架構(gòu)，UCloud把歸檔存儲的價格壓到了0.024元/GB/月，比國內(nèi)友商的價格要低大約三分之一，價格新低背后有怎樣的創(chuàng)新呢？

參照上圖中的成本構(gòu)成，存儲業(yè)務(wù)成本主要由硬件成本和運(yùn)營成本構(gòu)成。而UCloud新一代歸檔存儲產(chǎn)品，從硬件和運(yùn)營方面，都將成本壓到極低。

創(chuàng)新1：國內(nèi)首次SMR+JBOD高密機(jī)型商用落地，性價比新基石

UCloud新一代歸檔存儲采用了西數(shù)的SMR磁盤來提升單位容量的性價比。從CMR到SMR是磁盤技術(shù)的演進(jìn)方向，不過，為了追求更大的存儲密度和存儲容量，不得不做出一些取舍，結(jié)果就是SMR雖然不支持隨機(jī)寫，但非常適合歸檔存儲大量順序?qū)懮倭侩S機(jī)讀的場景。

其實(shí)SMR磁盤的爭議很多，關(guān)于SMR是否可靠，是否容易損壞的說法很多，但其實(shí)完全不用擔(dān)心。本質(zhì)上，就跟當(dāng)年NAND顆粒處于MLC到TLC的過渡期一樣，后者能帶來容量上的提升，但是是以壽命或者性能作為代價換來的，為了安全地用上TLC，SSD需要在控制器上做許多針對性的優(yōu)化，而用SMR同樣也要解決許多問題。

由于SMR與CMR的磁道分布不同，導(dǎo)致SMR只支持每次在每個Zone里進(jìn)行順序?qū)懖僮鳎谑潜闩c原本的CMR的讀寫操作有很大差異，這對于文件系統(tǒng)和軟件層面帶來了很大的挑戰(zhàn)，為此，UCloud在自研的歸檔存儲架構(gòu)上做出了許多調(diào)整，向下兼容了CMR和SMR兩種類型磁盤，向上融合到了UFile對象存儲體系當(dāng)中。

SMR磁盤屬于新生事物，目前只在部分國外市場上用的比較多，而UCloud是國內(nèi)最早采用JBOD加SMR磁盤的廠商（首次商用落地），在使用過程中也發(fā)現(xiàn)了一些有趣的問題，比如，由于過于追求容量密度，導(dǎo)致觸及機(jī)房地板的承重上限，一番調(diào)整后，最后就有了容量上的大幅提升。

SMR降低了單位容量成本是一方面，同時，由于單機(jī)架整體容量的提升，意味著單位容量占用的CPU和內(nèi)存資源降低，在降低成本方面也有加成。通過采用西數(shù)的SMR大容量磁盤，還有JBOD磁盤柜，將容量密度抬到了新高度，單盤空間提升150%，硬盤數(shù)量增加59%，單機(jī)架容量提升5.375倍。

SMR磁盤的采用從根本上提升了單盤存儲空間，降低了單位容量成本，降幅大約在10%到20%之間。

創(chuàng)新2：支持磁盤上下電的IO調(diào)度，省電費(fèi)的新高度

硬件以外，接下來的成本優(yōu)化主要就是靠優(yōu)化運(yùn)營了，運(yùn)營成本的一個大頭就是電費(fèi)。

為了省電費(fèi)，大家都很拼。許多數(shù)據(jù)中心都構(gòu)建在比較偏遠(yuǎn)的地方，占地費(fèi)用是一方面，主要是因?yàn)槠h(yuǎn)的地方電費(fèi)會有減免，如果當(dāng)?shù)販囟容^低，那還可以省一些空調(diào)電費(fèi)。國外還有人把數(shù)據(jù)中心放到海里，優(yōu)勢是可以使用潮汐這個清潔可再生能源，用海水的低溫來降低冷卻成本。

UCloud歸檔存儲的架構(gòu)中采用了支持上下電的IO調(diào)配技術(shù)來降低電費(fèi)能耗，說白了就是：不干活兒的磁盤就不供電，需要干活兒的時候再給它供電。這一做法能降低90%的硬盤能耗，在純寫入場景下，耗能的硬盤數(shù)僅為原來的5%，效果還是非常顯著的。

那么，部分硬盤斷電后的性能如何保證呢？UCloud存儲平臺資深研發(fā)工程師方然介紹，寫的話是會始終保持有一定的磁盤進(jìn)行寫操作，讀的話磁盤上下電操作有一定的冷卻時間，在時間內(nèi)進(jìn)行IO操作，無需再進(jìn)行上下電操作就能滿足IO請求。

至于磁盤壽命的問題，方然解釋說，雖然磁盤上下電的次數(shù)是有限的，但將上下電的次數(shù)分配給壽命期內(nèi)的每一天每一個小時，并根據(jù)這個壽命維護(hù)上下電的冷卻時間，這就使得磁盤在壽命期內(nèi)可以正常使用，無需擔(dān)心頻繁上下電造成的壽命問題。

創(chuàng)新3：價格打折，可靠性和可用性不打折

對于在線歸檔服務(wù)來說，成本降低絕對不能犧牲可靠性和可用性。

在高可用設(shè)計(jì)方面，考慮到歸檔存儲使用了大容量磁盤，數(shù)據(jù)恢復(fù)的耗時比較長，而且浪費(fèi)的存儲資源比較多。

于是UCloud的歸檔存儲架構(gòu)除了采用較小的Zone為故障修復(fù)單位之外還采用雙機(jī)頭帶JBOD的架構(gòu)，每一塊磁盤在同一時間雙機(jī)頭可見，當(dāng)故障發(fā)生時候，其中的一個機(jī)頭能在一定時間接管所有磁盤。

最終，UCloud歸檔存儲的高可用能達(dá)到3個9。

在高可靠設(shè)計(jì)方面，采用的是大比例EC糾刪碼的做法，為了避免對性能造成影響，UCloud采用了硬件加速方式來提升EC的計(jì)算能力。

由于冷存儲的時間跨度比較大，數(shù)據(jù)量也比較大，磁盤中可能會出現(xiàn)一些靜默錯誤，為了解決這一問題，UCloud在全鏈路上都保留了CRC校驗(yàn)，保障了數(shù)據(jù)的安全性。

最終，UCloud歸檔存儲的可靠性能達(dá)到11個9的業(yè)內(nèi)主流水平。

為什么不用磁帶和藍(lán)光光盤呢？

說到歸檔存儲，許多人都能想到磁帶和藍(lán)光光盤存儲，這兩種介質(zhì)的成本優(yōu)勢也非常明顯，為什么不用呢？

UCloud存儲平臺研發(fā)總監(jiān)吳斌煒表示，之所以不用主要還是因?yàn)閁Cloud一直以來的技術(shù)積累還是在于磁盤方面，有豐富的自研文件系統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)和直接操作裸塊設(shè)備的經(jīng)驗(yàn)。許多主流的云計(jì)算廠商也很少有用磁帶和光盤的，磁帶和光盤存儲主要出現(xiàn)在部分企業(yè)數(shù)據(jù)中心內(nèi)部。

在實(shí)際使用中，歸檔存儲也并不是絕對不修改數(shù)據(jù)，有時候也會需要修改一些數(shù)據(jù)，由于光盤完全不支持重新寫入，磁帶的擦寫需要花費(fèi)大量的時間，這也是選擇磁盤的一項(xiàng)原因。

更重要的是，磁盤未來有發(fā)展，磁盤廠商都宣布了更大容量盤的發(fā)布計(jì)劃，這意味著云廠商的用戶將在未來享受技術(shù)進(jìn)步帶來的收益，讓成本一降再降。值得一提的是， UCloud老用戶可以使用新一代歸檔存儲產(chǎn)品，通過配置靈活的生命周期策略將冷數(shù)據(jù)進(jìn)行遷移來節(jié)省成本。

結(jié)語

看完UCloud歸檔存儲的創(chuàng)新，最大的感受就是，云計(jì)算不愧是講究規(guī)模效應(yīng)的行業(yè)，需要精益求精算成本，才能有競爭力，這樣的創(chuàng)新讓我想起了AWS Nitro將虛擬化層硬化到專有設(shè)備里，從而減少主機(jī)資源占用的做法，為用戶交付更多資源，最終實(shí)現(xiàn)降本增效。

云計(jì)算的競爭是方方面面的，但像這種創(chuàng)新是必然要有的。
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