9月3日，2019開放數(shù)據(jù)中心峰會(huì)在北京國(guó)際會(huì)議中心隆重開幕。西部數(shù)據(jù)公司產(chǎn)品市場(chǎng)部副總裁朱海翔在會(huì)上帶來了主題為《ZB時(shí)代的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)核心架構(gòu) - 機(jī)遇，挑戰(zhàn)和階段》演講。

　　西部數(shù)據(jù)公司產(chǎn)品市場(chǎng)部副總裁朱海翔

　　各位領(lǐng)導(dǎo)，各位來賓，大家下午好，我叫朱海翔，大家也可以叫我Michael, 在西部數(shù)據(jù)公司負(fù)責(zé)產(chǎn)品營(yíng)銷和市場(chǎng)運(yùn)營(yíng)。

　　一年前來到ODCC，非常榮幸今年又有機(jī)會(huì)和大家分享我們?cè)谶^去一年里取得的一些新的進(jìn)展。這一次的分享和上次有所不同，上次我們主要談到在HDD方面在容量的擴(kuò)展上取得的一些進(jìn)步。但是這次更重要的是面臨即將到來的ZB級(jí)的數(shù)據(jù)時(shí)代，怎么重新審視存儲(chǔ)的核心架構(gòu)。作為一個(gè)專注存儲(chǔ)的公司，我們遇到什么樣的機(jī)遇和挑戰(zhàn)，在這些挑戰(zhàn)面前，怎么和業(yè)界的各位共同攜手，通過技術(shù)創(chuàng)新的方式，把數(shù)據(jù)中心存儲(chǔ)推向一個(gè)新的時(shí)代。

　　首先來看一下閃存市場(chǎng)，為什么先要談閃存市場(chǎng)，因?yàn)閿?shù)據(jù)中心中從存儲(chǔ)的角度，基于閃存的SSD產(chǎn)品是年復(fù)合增長(zhǎng)率是最高的，達(dá)到每年44%，但是這個(gè)行業(yè)也有它獨(dú)特的特性，大家可以看到它的周期性非常明顯，2008年、2012年我們都經(jīng)歷了我們?cè)谶^去的一到兩年中所經(jīng)歷的這個(gè)市場(chǎng)周期性的振蕩。但是最近公布的眾多分析師的市場(chǎng)預(yù)期是在今年年底到明年年初，這個(gè)市場(chǎng)又會(huì)很快的回升。

　　有市場(chǎng)供求關(guān)系的原因，但是非常重要的一點(diǎn)是我們已經(jīng)到了數(shù)據(jù)大爆炸的新興的邊緣，我們數(shù)據(jù)的產(chǎn)生，隨著5G、人工智能、機(jī)器學(xué)習(xí)、萬物互聯(lián)，我們的數(shù)據(jù)量從2018年的32個(gè)ZB會(huì)大踏步地跨入到2023年的超過100個(gè)ZB。

　　在這些數(shù)據(jù)產(chǎn)生中，可以看到數(shù)據(jù)基本上已經(jīng)形成三個(gè)不同的層面。一個(gè)是在末端數(shù)據(jù)的產(chǎn)生，在邊緣數(shù)據(jù)得到初步的集成和分析，以及到大型云核心的數(shù)據(jù)中心，我們對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算分析，發(fā)掘出所有數(shù)據(jù)最大的價(jià)值。但是我們必須要看到數(shù)據(jù)的產(chǎn)生發(fā)生了一個(gè)翻天覆地的變化，在今天，我們可以看到很多的數(shù)據(jù)還是人為產(chǎn)生的，微信上從文字、圖片、視頻，到現(xiàn)在非常流行的抖音、快手的小視頻的迅速普及，但是從2023年可以看到，全世界超過90%的數(shù)據(jù)都會(huì)由機(jī)器產(chǎn)生，而不是由人產(chǎn)生，這些數(shù)據(jù)具有非常強(qiáng)烈的順序性的流媒體數(shù)據(jù)的特性。

　　針對(duì)這些爆炸性的數(shù)據(jù)我們就有必要重新審視當(dāng)今的存儲(chǔ)能不能滿足數(shù)據(jù)中心、數(shù)據(jù)爆炸的發(fā)展需求。從數(shù)據(jù)中心的存儲(chǔ)量上可以看到，在去年全球總共留存下來的數(shù)據(jù)5個(gè)ZB，到2023年快速增長(zhǎng)到12個(gè)ZB，但是我們的問題是，真正產(chǎn)生的數(shù)據(jù)在2023年超過100個(gè)ZB的數(shù)據(jù)，也就是說大多數(shù)我們已經(jīng)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)產(chǎn)生之后因?yàn)榉N種原因沒有被留存下來。我們目前的存儲(chǔ)架構(gòu)、存儲(chǔ)介質(zhì)和存儲(chǔ)密度存在巨大的挑戰(zhàn)，無法把所有這些產(chǎn)生的數(shù)據(jù)留存下來，因?yàn)槲覀冎罃?shù)據(jù)本身當(dāng)它產(chǎn)生的時(shí)候，我們往往還不能意識(shí)到它的價(jià)值，留存之后進(jìn)行再次的分析，我們才能更好的發(fā)掘出數(shù)據(jù)的價(jià)值。

　　看一下數(shù)據(jù)中心中各個(gè)不同的存儲(chǔ)介質(zhì)，剛剛提到SSD的增長(zhǎng)速率最快，但是可能很多人沒有意識(shí)到，在以后的3-5年，企業(yè)級(jí)的HDD在數(shù)據(jù)中心中也會(huì)保持超過30%的高速增長(zhǎng)，到2023年，絕大多數(shù)數(shù)據(jù)中心中我們的數(shù)據(jù)還是會(huì)存儲(chǔ)于HDD當(dāng)中。至于其他的存儲(chǔ)方式，因?yàn)樗脑鲩L(zhǎng)速率較慢，我們也可以把它看作存儲(chǔ)介質(zhì)中的達(dá)爾文主義，通過自然選擇，可以看到2023年它在整個(gè)數(shù)據(jù)中心中所占的比例對(duì)比今天會(huì)大幅度減少。

　　剛剛何所長(zhǎng)提到一個(gè)很有意思的概念，我們的數(shù)據(jù)中心更像是IT業(yè)的房地產(chǎn)，我覺得閃存行業(yè)更有一點(diǎn)這樣的味道。我把這個(gè)叫做摩爾定律和貝聿銘的結(jié)合，貝聿銘是個(gè)華人，被譽(yù)為現(xiàn)代建筑藝術(shù)最后的大師，他有很多著名的建筑。作為西部數(shù)據(jù)公司既有閃存也有HDD的技術(shù)，從24層到48層到64層到96層的3D MAND之后到100多層，每隔15個(gè)月我們就實(shí)現(xiàn)一次迭代。

　　但是我想要指出的是，這就像所有的魔術(shù)師在變魔術(shù)一樣，表面上讓大家看到的并不是他真正的Magic所在的地方，說白了是一個(gè)線性的增長(zhǎng)，并沒有從根本上改變我們存儲(chǔ)的密度。打一個(gè)比方，就像你想要存儲(chǔ)更多的比特，但是你使用更多的晶元，使用更多晶元來增加存儲(chǔ)比特的數(shù)量不是真正的擴(kuò)展。再舉一個(gè)例子，這是在舊金山市中心的salesforce大樓，總共有61層，和我們的64層3D NAND做比較，每一層的建造成本，salesforce大樓每平方米大概是8000美金，和我們建造64層的3D NAND是相似的，每層的增加是需要成本的，線性增加和成本的增加是成正比的，所以必須重新回到X、Y這個(gè)橫向的層面，探尋如何真正增加存儲(chǔ)的密度，也就是閃存孔的密度。

　　過去幾年從48到64到96層，增加了大約10%，這看起來可能是一個(gè)比較小的數(shù)字，在這個(gè)X軸上基本上看不見。但是如果我們?cè)赬、Y軸微小的增加，疊加上縱向的64層、96層的維度，就實(shí)現(xiàn)了真正比較可觀的存儲(chǔ)密度的增加。這時(shí)候我們?cè)倏紤]第三個(gè)維度，所謂的“三駕馬車”，就是在數(shù)字邏輯的維度，從SLC、MLC，增加到每單元3比特的TLC，我們就實(shí)現(xiàn)了相當(dāng)可觀的存儲(chǔ)的擴(kuò)展。實(shí)現(xiàn)每單元4比特，同樣用高樓大廈的例子，當(dāng)電梯上來的時(shí)候不是走進(jìn)來3個(gè)人，而是4個(gè)人，所以QLC實(shí)現(xiàn)了更深度的存儲(chǔ)密度的擴(kuò)展，但是給我們也帶來了挑戰(zhàn)，要在每個(gè)單元能夠感知16個(gè)電平位，這對(duì)我們?cè)趯懭牒蛯憠勖嫌泻艽蟮奶魬?zhàn)。

　　最終我們實(shí)現(xiàn)在QLC邏輯擴(kuò)展的新的前沿，可以看到通過橫向、縱向和邏輯三個(gè)維度，我們可以在每一個(gè)垂直的存儲(chǔ)孔可以達(dá)到每單元422個(gè)比特，這才是魔術(shù)師真正的Magic，這是為什么閃存產(chǎn)品能夠在數(shù)據(jù)中心中保持最高速的發(fā)展，就是這種三層疊加多維度的擴(kuò)展。

　　但是我們也可以看到，QLC的推廣是需要一段時(shí)間的，現(xiàn)在可能只能在市場(chǎng)上看到一些低端的QLC，因?yàn)樗嬖谧约旱木窒扌?。盡管如此，通過我們?cè)诩夹g(shù)上的創(chuàng)新，我們預(yù)計(jì)，大概在2025年，在全球數(shù)據(jù)中心中存放在SSD的介質(zhì)會(huì)有50%的數(shù)據(jù)會(huì)存放在基于QLC的SSD當(dāng)中，而它接受的程度和當(dāng)今的TLC是不一樣的，TLC最先接受和推廣的重要行業(yè)是手機(jī)行業(yè)，最后是企業(yè)級(jí)的數(shù)據(jù)中心市場(chǎng)，QLC會(huì)完全不一樣，首先采用的就會(huì)是數(shù)據(jù)中心市場(chǎng)，這是為什么我們?cè)贠DCC這樣重要的會(huì)議上要重點(diǎn)提出QLC的重要性，和我們?cè)趺茨軌驍y手通過一些技術(shù)創(chuàng)新，加速Q(mào)LC在數(shù)據(jù)中心中的規(guī)模部署。

　　QLC在這個(gè)邏輯擴(kuò)展的邊緣，作為每一個(gè)閃存產(chǎn)品的廠商，我們都會(huì)碰到設(shè)計(jì)過程中不同參數(shù)的平衡，我們要增加plane數(shù)量，增加數(shù)量的同時(shí)，Die就會(huì)增加，而封裝尺寸會(huì)控制Die大小的增加；隨著層數(shù)增加功耗也會(huì)增加，如果把所有數(shù)據(jù)中心的存儲(chǔ)加在一起，功耗的增加也會(huì)是非?？捎^的。這個(gè)時(shí)候如果仍然要保持我們希望的頁面大小，4kb，隨著邏輯的擴(kuò)展，寫入帶寬的限制就會(huì)變得越來越顯著，這是我們作為這個(gè)行業(yè)需要快速解決的問題。

　　總結(jié)一下，QLC我們找到了在邏輯維度，第三個(gè)維度的最新的一個(gè)擴(kuò)展方向，我們可以有效的降低成本，提高TCO的收益，我們有非常好的訪問和讀取的性能，但是在寫入方面受到限制，這是我們無法實(shí)現(xiàn)QLC規(guī)模擴(kuò)展的一個(gè)重要原因。

　　而這一點(diǎn)作為西部數(shù)據(jù)公司，這個(gè)問題對(duì)于我們來說似曾相識(shí)，因?yàn)槲覀冊(cè)贖DD的領(lǐng)域推出了所謂的SMR HDD疊瓦式磁記錄，它在擴(kuò)展、收益、讀取性能和寫入限制上有著非常類似的場(chǎng)景?？赡茉谧幸恍?duì)于我們HDD的技術(shù)并不是非常了解，SMR HDD，翻譯成中文就是疊瓦式磁記錄，允許我講一下我們硬盤的技術(shù)，硬盤在一個(gè)牒片上會(huì)疊加很多的同心圓，就是所謂的磁道，每個(gè)磁道上存儲(chǔ)著數(shù)據(jù)。

　　如果磁片上同心圓越多，也就是磁道越多，可以存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)越多。HDD經(jīng)歷了很多年，在多個(gè)個(gè)不同方面都在推動(dòng)物理科學(xué)的邊界，在這里我們找到了一個(gè)新的方法，就是通過疊瓦式的方法在同樣面積的磁盤上擺放更多的磁道。

　　疊瓦式是個(gè)非常形象的比喻，在一個(gè)樓房上，一層一層疊放的瓦片，通過堆疊的方式，可以在同樣的磁片上容納更多的存儲(chǔ)，實(shí)現(xiàn)將近15-20%的數(shù)據(jù)容量的增加。這對(duì)于數(shù)據(jù)中心大規(guī)模數(shù)據(jù)的存放是非常可觀的，但是它存在一個(gè)限制。我們想象一下，在這些層層相疊的瓦片中，如果我們要去更換其中的一個(gè)瓦片是不容易的。這正是SMR中寫入和改變的限制。但是通過在過去五年SMR HDD和業(yè)界共同的推廣，我們找到了這個(gè)分區(qū)存儲(chǔ)的方法，我們相信按照現(xiàn)在的速率，到2023年全球數(shù)據(jù)中心中的HDD會(huì)有超過50%是基于SMR技術(shù)的。

　　談到分區(qū)存儲(chǔ)技術(shù)之前，看一下數(shù)據(jù)中心的演進(jìn)，尤其是從計(jì)算的角度，隨著數(shù)據(jù)量的增加，隨著負(fù)載應(yīng)用變得更有特征化，我們可以看到通用計(jì)算實(shí)際上已經(jīng)不是一個(gè)理所當(dāng)然的最佳選擇，這是為什么我們涌現(xiàn)出很多新興的計(jì)算技術(shù)廣泛應(yīng)用到超大型的數(shù)據(jù)中心當(dāng)中。與此相比，我們的存儲(chǔ)技術(shù)，當(dāng)然我們改變了一些接口，我們?cè)黾恿艘恍┧俣?，替換了一些老的協(xié)議，但是真正我們存儲(chǔ)的架構(gòu)仍然是一個(gè)通用型的存儲(chǔ)架構(gòu)，針對(duì)于數(shù)據(jù)中心，針對(duì)于這些新興的海量數(shù)據(jù)，我們并沒有重新考慮從整個(gè)存儲(chǔ)架構(gòu)的角度如何與我們的系統(tǒng)相配合，推出一個(gè)專用的架構(gòu)，這是我們重新思考的一個(gè)新的方向。

　　如果我們把數(shù)據(jù)中心看成一桿稱，我們要稱起ZB數(shù)據(jù)時(shí)代，我們需要更好的存儲(chǔ)密度的擴(kuò)展，我們認(rèn)為我可以把分區(qū)存儲(chǔ)技術(shù)看作這個(gè)非常重要的砝碼。在下一代的數(shù)據(jù)中心當(dāng)中，我們需要重新審視和搭建一種全新的存儲(chǔ)數(shù)據(jù)架構(gòu)，我們需要能夠適應(yīng)新型的計(jì)算技術(shù)，需要能夠滿足虛擬機(jī)、多租戶、順序化數(shù)據(jù)等等，而且在考慮這種新技術(shù)的時(shí)候，我們遵循和ODCC一樣的準(zhǔn)則，更好地?fù)肀ч_源，更好地?fù)肀?biāo)準(zhǔn)化，和生態(tài)系統(tǒng)一起合作，推出全新的技術(shù)。

　　在SMR HDD在過去五年商用化的過程中我們積累了很多經(jīng)驗(yàn)，和業(yè)界共同合作，實(shí)現(xiàn)了SMR HDD通過一些系統(tǒng)的優(yōu)化，在我們的數(shù)據(jù)中心中更多的應(yīng)用場(chǎng)景的推廣。我們實(shí)際上沿用了分區(qū)存儲(chǔ)的技術(shù)，和NVMe標(biāo)準(zhǔn)化組織合作，我們推出了Zone Name Space, 分區(qū)命名空間，這沿用了同樣的分區(qū)存儲(chǔ)技術(shù)，這樣我們無論是在數(shù)據(jù)中心中的HDD還是SSD，都可以使用同樣的分區(qū)存儲(chǔ)技術(shù)，從而得到效益最大化。

　　那么ZNS對(duì)SSD帶來了什么樣的好處呢？首先是效能和成本上的降低，同比標(biāo)準(zhǔn)的NVMe SSD， DRAM減少8倍， OP (Over Provisioning)減少高達(dá)十倍！其次從功能的角度，可以實(shí)現(xiàn)與與下一代數(shù)據(jù)中心計(jì)算資源更好的匹配，每一個(gè)VM在每一個(gè)分區(qū)命名空間的每一個(gè)小區(qū)域內(nèi)可以建立一對(duì)一和一對(duì)多的對(duì)應(yīng)。原來我們所存在的寫入的限制，通過分區(qū)存儲(chǔ)技術(shù)，在HDD和SSD的推廣，ZNS和SMR HDD，把寫入限制變成寫入管理，推出更加可靠可控的數(shù)據(jù)協(xié)同。

　　在下一代的數(shù)據(jù)中心中我們有可能會(huì)碰到的三個(gè)比較主要的負(fù)載應(yīng)用。傳感器數(shù)據(jù)收集90%都是機(jī)器產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，它存在海量數(shù)據(jù)量的特點(diǎn)，而且是順序化寫入，對(duì)于分區(qū)存儲(chǔ)是沒有任何問題的。

　　人工智能、機(jī)器學(xué)習(xí)同樣需要海量的數(shù)據(jù)量，而且需要有超高的讀入性能的要求，對(duì)于分區(qū)存儲(chǔ)也沒有問題。隨著從數(shù)據(jù)中心中的VM到container到目前的serverless, 微服務(wù)架構(gòu)，同樣也是需要我們對(duì)于計(jì)算資源進(jìn)行更細(xì)顆?；姆峙?，分區(qū)存儲(chǔ)提供了一個(gè)更細(xì)致的一對(duì)一的分區(qū)進(jìn)行匹配對(duì)應(yīng)的全新的方式。

　　為了能夠配合行業(yè)中各個(gè)對(duì)于分區(qū)存儲(chǔ)技術(shù)感興趣，希望在系統(tǒng)端開始做一些工作，我們推出了ZNS NVMe SSD平臺(tái)，歡迎大家和我們共同努力推動(dòng)它在數(shù)據(jù)中心中更廣泛地應(yīng)用。作為西部數(shù)據(jù)公司，去年我們推出了更新更大容量的HDD，今年我們會(huì)全面推出NVMe SSD的產(chǎn)品，更好滿足數(shù)據(jù)中心的需求。在這里很高興和大家分享，明年我們還會(huì)推出20TB全球最大容量的SMR HDD。

　　最后，非常重要的是我們推出了zonestorage.io的開源社區(qū)網(wǎng)站，在這里你可以看到開發(fā)工具，軟件編碼案例，以及架構(gòu)實(shí)踐等等，更方便于大家更好的開始了解，使用和推廣分區(qū)存儲(chǔ)技術(shù)。

　　今天非常高興能和大家一起分享我們?cè)诖鎯?chǔ)核心技術(shù)上的創(chuàng)新，是一個(gè)擁抱開源、擁抱標(biāo)準(zhǔn)的創(chuàng)新，ODCC為此提供了一個(gè)非常好的平臺(tái)，讓我們來分享這項(xiàng)技術(shù)。相信我們通過延展我們?cè)赟MR HDD上成功的經(jīng)驗(yàn)，能夠涵蓋在數(shù)據(jù)中心中所有的規(guī)模存儲(chǔ)介質(zhì)的需求，能夠和大家一起共同推動(dòng)數(shù)據(jù)中心的發(fā)展和技術(shù)創(chuàng)新，謝謝。