計算機(jī)世界

2021年是開放計算項目（OCP）誕生的10周年。

熟悉IT行業(yè)的人都知道，數(shù)字經(jīng)濟(jì)的發(fā)展離不開云計算、移動互聯(lián)網(wǎng)等信息技術(shù)帶來的低成本、高資源利用率的優(yōu)勢，而這背后離不開數(shù)據(jù)中心集中化、規(guī)?；闹?。但與此同時，IT基礎(chǔ)架構(gòu)在性能、功耗、部署、管理等方面遇到的挑戰(zhàn)也越來越多，數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)架構(gòu)的重構(gòu)和升級已經(jīng)迫在眉睫，而開放計算項目就是在這個背景下誕生的。

2009年，F(xiàn)acebook開始致力于打造全世界最節(jié)能的數(shù)據(jù)中心，以盡可能低的成本實現(xiàn)超大規(guī)模的計算能力。通過自行設(shè)計數(shù)據(jù)中心IT設(shè)備，到2011年，F(xiàn)acebook的數(shù)據(jù)中心實現(xiàn)了38%的節(jié)能效率提升，并降了24%的運營支出。隨后，F(xiàn)acebook聯(lián)合多家企業(yè)共同發(fā)起開放計算項目，希望建立起類似開源軟件生態(tài)系統(tǒng)的協(xié)作模式，應(yīng)用于硬件系統(tǒng)開發(fā)的全生命周期。

在此后的十年中，越來越多的公司加入到開放計算生態(tài)中，他們通過協(xié)作、互動、創(chuàng)意、規(guī)范和知識產(chǎn)權(quán)共享，一起推動綠色高效數(shù)據(jù)中心的建設(shè)，引導(dǎo)IT產(chǎn)業(yè)走向集約、高效、綠色、節(jié)能的道路。

目前，開放計算項目的社區(qū)成員已經(jīng)擴(kuò)展到200多家，包括數(shù)據(jù)中心設(shè)備供應(yīng)商、云服務(wù)商、電信運營商、大企業(yè)、IDC供應(yīng)商、系統(tǒng)集成商以及半導(dǎo)體制造商等等。研究領(lǐng)域也從最初的數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施擴(kuò)展到5G、邊緣計算、人工智能等新興技術(shù)和應(yīng)用。

據(jù)IDC預(yù)測，開放計算基礎(chǔ)設(shè)施的市場規(guī)模將在未來5年內(nèi)保持16.6%的年復(fù)合增長率，并在2024年達(dá)到338億美元。

企業(yè)級存儲面臨挑戰(zhàn)

計算離不開數(shù)據(jù)，而數(shù)據(jù)離不開存儲，那么什么樣的存儲架構(gòu)才符合開放計算的發(fā)展趨勢呢？在近日舉行的第三屆開放計算中國社區(qū)技術(shù)峰會上，西部數(shù)據(jù)公司副總裁兼中國區(qū)業(yè)務(wù)總經(jīng)理劉鋼分享了他的觀點。

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

劉鋼指出，當(dāng)今的企業(yè)級存儲架構(gòu)正面臨四大挑戰(zhàn)：

其一，數(shù)據(jù)正在快速增長：更多的數(shù)據(jù)產(chǎn)生源將帶來更多的容量需求；

其二，存儲性能亟待大幅提升：需要更低延時、更高IO性能、更大帶寬；

其三，TCO正在增加：需要更低的每TB成本，更低的維護(hù)和管理成本；

其四，要支持更高的綠色能源系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)：需要實現(xiàn)更低的W/IO和W/TB，更低的PUE。

總結(jié)起來，企業(yè)數(shù)據(jù)中心需要的存儲既要有大容量，又能快速訪問，既要降低成本，又要低功耗。

“但是很難有一個存儲介質(zhì)或存儲設(shè)備可以同時滿足這四個方面的需求?！眲搹?qiáng)調(diào)，所以企業(yè)需要創(chuàng)新的數(shù)據(jù)存儲基礎(chǔ)架構(gòu)，讓存儲技術(shù)協(xié)同發(fā)展，即硬盤和基于閃存的固態(tài)盤協(xié)同發(fā)展：一部分是HDD，支持大數(shù)據(jù)；另一部分是SSD，支持快數(shù)據(jù)。為此，西部數(shù)據(jù)推出了分層存儲、分區(qū)存儲和可組合的分解式架構(gòu)等創(chuàng)新存儲解決方案。

分層存儲應(yīng)對不同數(shù)據(jù)

不同的數(shù)據(jù)具有不同的特性，有的數(shù)據(jù)需要大容量，有的數(shù)據(jù)則需要低時延。為了幫助用戶達(dá)到最佳存儲效果，西部數(shù)據(jù)針對這兩個數(shù)據(jù)指標(biāo)，把數(shù)據(jù)分為極熱數(shù)據(jù)、熱數(shù)據(jù)、溫數(shù)據(jù)、冷數(shù)據(jù)和極冷數(shù)據(jù)五層，給不同的數(shù)據(jù)提供不同的存儲介質(zhì)和設(shè)備。

極熱存儲：有持續(xù)低延時需求?？墒褂?a href="http://www.www27dydycom.cn/tags/dram/" target="_blank">DRAM，適合各種應(yīng)用。

熱存儲：有低延時、高IOPS、高帶寬應(yīng)用需求?？墒褂酶咝阅躍SD，適合HPC、OLTP、自動駕駛等應(yīng)用。

溫存儲：有較高性能IOPS、帶寬要求，性能峰值不穩(wěn)定?？墒褂弥髁鱏SD/HDD，適合OLAP、AI訓(xùn)練、傳統(tǒng)企業(yè)應(yīng)用。

冷存儲：數(shù)據(jù)量大，有高容量需要，需要多次讀取。可使用大容量企業(yè)級HDD，適合存儲備份、在線交易。

極冷存儲：需要大塊寫入，寫入次數(shù)少。可使用SMR HDD，適合金融、醫(yī)療、廣電行業(yè)數(shù)據(jù)長期歸檔。

劉鋼告訴記者，現(xiàn)在很多企業(yè)還在采用12TB和14TB容量的硬盤，不過數(shù)據(jù)中心可使用的最大容量硬盤已經(jīng)達(dá)到18TB和20TB。與14TB硬盤相比，18TB硬盤在達(dá)到同樣容量的時候，可以減少22%服務(wù)器部署，從而減少部署成本和運行成本，因此每TB功耗會降低21%。從整體上來說，結(jié)合部署成本和運營成本的降低，總體擁有成本（TCO）可降低17%。

正是因為看到這樣的優(yōu)勢，今年以來很多大型數(shù)據(jù)中心都開始部署18TB硬盤，18TB硬盤正在成為主流。“事實上，很多互聯(lián)網(wǎng)公司在去年底到今年初就切換成18TB硬盤了，這可以給傳統(tǒng)行業(yè)提供一些經(jīng)驗參考?！?/p>

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

劉鋼指出，傳統(tǒng)行業(yè)可能還在尋找一個平均值，目前市場上的平均值集中到了8TB硬盤，其實是因為傳統(tǒng)行業(yè)用戶沒有做好數(shù)據(jù)分層，如果做好數(shù)據(jù)分層，企業(yè)會發(fā)現(xiàn)大容量需要用16TB，小容量需要用4TB，而不能集中放到8TB硬盤中?！?/p>

對此，劉鋼表示，西部數(shù)據(jù)會把與頭部互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)數(shù)據(jù)中心合作的經(jīng)驗和體會，分享給更多的行業(yè)，如金融、電信、企業(yè)新建的數(shù)據(jù)中心等等。此外，西部數(shù)據(jù)也加強(qiáng)了和云服務(wù)商、軟件開發(fā)商的合作，讓他們針對行業(yè)軟件在西部數(shù)據(jù)最新的存儲技術(shù)和設(shè)備上進(jìn)行優(yōu)化，這樣他們可以把這部分技術(shù)和解決方案帶到更多傳統(tǒng)行業(yè)里去，而這些行業(yè)用戶也會主動向互聯(lián)網(wǎng)公司學(xué)習(xí)。

化解聲波振動引發(fā)的性能變化

“雖然從14TB硬盤遷移到18TB硬盤會給數(shù)據(jù)中心帶來成本上的好處，但是不可否認(rèn)也會帶來一些挑戰(zhàn)?！眲撗a(bǔ)充到，當(dāng)磁盤本身碟片的密度變高時，碟片之間的距離更近，磁頭與碟片距離也更近，這使硬盤這個機(jī)械設(shè)備更容易受到服務(wù)器內(nèi)部的噪聲、振動等外界干擾的影響，造成非常大的性能變化。而且，在一臺服務(wù)器里的盤與盤密度變高時，服務(wù)器為了散熱，需要加大風(fēng)扇的功率、頻率和速度，也加劇了對高密度、大容量硬盤的干擾?！八晕覀冃枰獜恼麄€開放計算系統(tǒng)的角度來考慮它會帶來什么樣的影響?！?/p>

經(jīng)過西部數(shù)據(jù)的實際檢測，發(fā)現(xiàn)硬盤的振動或風(fēng)扇的振動帶來的性能影響并不如其中的噪音帶來的影響，聲波產(chǎn)生的聲壓對硬盤的影響更大，約占80%，而其他結(jié)構(gòu)性振動的影響只占約20%。同時，每個盤位受到的影響也不一樣。

“所以西部數(shù)據(jù)在開放計算項目中也會考慮如何監(jiān)測聲壓的變化，及其對硬盤性能帶來的影響，并設(shè)計了聲學(xué)振動捕捉模塊，把它放在每一個盤位里，可以準(zhǔn)確地監(jiān)測哪個部分的聲壓是什么樣。測試會幫助改進(jìn)整體設(shè)計的空氣流，在機(jī)箱里的流動線路。還可以改變風(fēng)扇的設(shè)計來降低聲壓，測出大風(fēng)扇或多個小風(fēng)扇、風(fēng)扇的位置是前中后，對于盤位的影響是什么樣，會有什么樣的空氣流動。根據(jù)聲壓帶來的影響再改善整個系統(tǒng)?！眲摻忉尩?。目前西部數(shù)據(jù)已經(jīng)與浪潮等行業(yè)伙伴展開這方面的合作。

另一方面，西部數(shù)據(jù)還和浪潮聯(lián)合推出了分布式存儲解決方案，包括西部數(shù)據(jù)Ultrastar DC HC550 18TB硬盤和浪潮英信服務(wù)器NF5466M5，部署快速、運維方便，同時有助于減少分布式存儲相關(guān)異常情況造成的損失，可大幅提升營業(yè)收入。

騰訊推出了分布式存儲服務(wù)騰訊COS，它沒有目錄層次結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)格式限制，可以容納海量數(shù)據(jù)。這是一款結(jié)合西部數(shù)據(jù)16T/18T HDD企業(yè)級硬盤、針對騰訊應(yīng)用場景進(jìn)行了優(yōu)化的高密度存儲服務(wù)器，該系統(tǒng)實現(xiàn)了存儲桶空間的無容量上限擴(kuò)展，能滿足各種場景的需求。

分區(qū)存儲滿足計算效率

除了大數(shù)據(jù)、高密度存儲，開放計算面對的挑戰(zhàn)還有快速、高性能的計算，需要用到快數(shù)據(jù)。劉鋼補(bǔ)充道，其中一部分是用高性能的SSD（如Ultrastar DC SN840 NVMe SSD）去滿足極熱數(shù)據(jù)的需求，另一部分是用主流的SSD（如Ultrastar DC SN640 NVMe SSD）去滿足熱數(shù)據(jù)、溫數(shù)據(jù)的需求。

今天的SSD密度越來越高，容量越來越大，其中很重要的原因就是Flash技術(shù)的發(fā)展，要做好SSD，首先要有大規(guī)模的Flash生產(chǎn)和供應(yīng)能力，才能在SSD不同的供應(yīng)周期都能滿足供應(yīng)。

據(jù)介紹，西部數(shù)據(jù)和合作伙伴鎧俠共同擁有全世界34.9%的Flash產(chǎn)能，同時，西部數(shù)據(jù)也構(gòu)建了全球領(lǐng)先的千兆晶圓廠。這給西部數(shù)據(jù)帶來了規(guī)模優(yōu)勢，讓其可以投入最新的閃存技術(shù)。

如西部數(shù)據(jù)發(fā)布的第六代3D閃存技術(shù)，大幅度提高了密度，不只是層數(shù)的堆疊，還包括每一層的密度提升——橫向密度提高了10%，比上一代比特密度提高了70%，極大降低了成本，同時也提高了性能。

此外，要做好SSD還需要擁有自己的控制器和固件，提供縱向一體化的極致優(yōu)化，才能做到持續(xù)的高性能。西部數(shù)據(jù)SSD集成了完全自主的NAND Flash、SSD控制器和固件于一體，有利于性能和穩(wěn)定性的提升優(yōu)化。

據(jù)悉，為了保證存儲技術(shù)的先進(jìn)性，西部數(shù)據(jù)很早就收購了閃迪公司。目前，西部數(shù)據(jù)不僅有專門的閃存業(yè)務(wù)部和硬盤業(yè)務(wù)部，還有戰(zhàn)略技術(shù)部，來對未來的新技術(shù)進(jìn)行前瞻性的研發(fā)投入，并經(jīng)常與頭部互聯(lián)網(wǎng)客戶交流，收集用戶反饋，讓研發(fā)技術(shù)能夠與市場需求保持一致。

分解式架構(gòu)可開放可組合

眾所周知，傳統(tǒng)的服務(wù)器里通常有CPU、GPU、內(nèi)存、硬盤、SSD、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，但這種架構(gòu)方式可能無法讓寶貴的存儲資源得到充分利用，運營成本也十分昂貴。

“未來的架構(gòu)將會被分解，關(guān)鍵的資源不會依賴于某一臺設(shè)備，也不會只被一臺設(shè)備訪問，它會被高速的網(wǎng)絡(luò)連接，進(jìn)行資源池化和共享。這就是開放式可組合的分解式架構(gòu)，也是未來開放計算硬件的一個趨勢。”劉鋼表示。

其中存儲資源也可以分解出來，讓服務(wù)器集群共享。如西部數(shù)據(jù)推出的NVMe-oF-Fabric設(shè)備，能支持24個高性能的固態(tài)盤，被服務(wù)器集群使用，相當(dāng)于每臺服務(wù)器里都有快速的固態(tài)盤，能夠提供快數(shù)據(jù)的訪問，這樣既能做到設(shè)備之間的數(shù)據(jù)共享，也能夠降低成本。

在劉鋼看來，開放計算能夠帶來更多的創(chuàng)新，鼓勵更多的開放互聯(lián)，最終用戶可以不必局限于某一個或某一類供應(yīng)商，而是能夠開放地在整個平臺上去選擇最優(yōu)的設(shè)備，提高了透明度。

“因為開放架構(gòu)不再是神秘的黑盒子，用戶可以看到每個部分的關(guān)鍵部件是什么樣，如何互聯(lián)，有哪些優(yōu)勢。作為核心部件提供商，西部數(shù)據(jù)也愿意給用戶提供更多的選擇?！?/p>

全線存儲解決方案支持開放計算擴(kuò)展

事實上，今天的開放計算已經(jīng)不局限于數(shù)據(jù)中心，已經(jīng)擴(kuò)展到了云端、終端和邊緣等部分，而西部數(shù)據(jù)可以提供完整的從芯片到系統(tǒng)的云-邊-端的全線數(shù)據(jù)存儲解決方案，應(yīng)用場景包括從手機(jī)、相機(jī)、無人機(jī)，到電腦、筆記本、IoT設(shè)備，再到數(shù)據(jù)中心的高密度硬盤、SSD和平臺的JBOD、JBOF等解決方案。

劉鋼強(qiáng)調(diào)：“西部數(shù)據(jù)是一家在數(shù)據(jù)存儲解決方案上能同時提供大容量、高密度的硬盤以及快速、低功耗的閃存固態(tài)盤的公司。隨著開放計算擴(kuò)展到數(shù)據(jù)中心以外的更多的地方，西部數(shù)據(jù)的存儲產(chǎn)品和解決方案也會相應(yīng)的支持和配合開放計算的發(fā)展?！?/p>

fqj