數(shù)據(jù)存儲產(chǎn)品更新迭代的腳步從未停歇。數(shù)字經(jīng)濟時代已來，數(shù)據(jù)量以前所未有的速度暴漲。根據(jù)統(tǒng)計，大容量EB級數(shù)據(jù)的復合年均增長率將高達35%。大容量存儲產(chǎn)品應需而生，成為海量數(shù)據(jù)的有效載體。到2026年，大容量機械硬盤將會存儲65%以上的EB級數(shù)據(jù)。尤其核心及邊緣的企業(yè)數(shù)據(jù)，超過80%將存儲于機械硬盤。
如何保障硬盤性能，讓硬盤和服務器實現(xiàn)最大程度的“契合”，實現(xiàn)系統(tǒng)性能最大化？京東云和希捷攜手合作，共同開啟了京東云第二代服務器的設計和測試。
數(shù)據(jù)爆發(fā)驅(qū)動大容量存儲需求的增長
機械硬盤的進階之路
不斷擴張的存儲需求推動了機械硬盤的技術飛躍。表面看，機械硬盤看似平平無奇，但內(nèi)里卻另有乾坤，是高度精準、精密的工程奇跡，其容量和性能跨越的每一個新臺階背后，都蘊含著技術方面的破繭進化。希捷成立40多年以來，一直專注的一件事就是引領硬盤技術研發(fā)，實現(xiàn)容量和性能突破。
磁記錄技術是硬盤進化的最有力見證。磁記錄技術歷經(jīng)了以磁感應磁頭、磁阻磁頭、巨磁阻磁頭等為代表的水平磁記錄（LMR）技術，之后進化到當前業(yè)界主流的垂直磁記錄（PMR）技術，以及由希捷研發(fā)的行業(yè)公認的新一代磁記錄技術——熱輔助磁記錄（HAMR）。硬盤的面密度隨之也一路飆升，水平磁記錄技術面密度極限約為110Gb/平方英寸，采用垂直磁記錄的希捷銀河（Exos）18TB面密度高達1.1Tb/平方英寸，而希捷的熱輔助磁記錄（HAMR）技術能夠為磁盤帶來20%的年度復合容量增長，可實現(xiàn)1.2至4Tb/平方英寸的面密度，單碟容量未來將有望達到7TB。
水平磁記錄技術（LMR）、垂直磁記錄技術（PMR）對磁盤面密度的提升
2020年底，憑借HAMR技術，希捷已經(jīng)交付單盤容量為20TB的硬盤，幫助企業(yè)級用戶、云計算與超大數(shù)據(jù)中心有效提升存儲容量，并降低總體擁有成本。
精密硬盤更需“志同道合”的服務器
硬盤容量的大幅提升、封裝技術的革新，使得硬盤內(nèi)的盤片間距、磁頭間距越來越小，磁頭定位更高、磁道密度越來越大，舉例來說，一張紙的厚度就能容納高達1600條磁道。
硬盤精密度越高，其對外部環(huán)境的振動、噪聲的敏感度就越來越高。以風扇對硬盤的影響為例，首先，高轉(zhuǎn)速風扇的聲波噪音可以通過空氣傳播到硬盤結構表面；其次，風扇工作時產(chǎn)生的振動也會通過服務器內(nèi)部的機械結構進行傳播，影響硬盤磁頭定位，導致硬盤的性能受損。因此，硬盤精密的工藝決定著對工作環(huán)境更為嚴苛的要求。
振動對磁頭寫性能的影響顯著
充分認識到了高精度的硬盤需要非常精密嚴格的工作環(huán)境，那么，如何讓硬盤和服務器各個模塊“守望相助”、實現(xiàn)系統(tǒng)性能最大化，成為了京東云在其第二代服務器研發(fā)和設計中最為重視的問題之一。為了保障硬盤性能，讓硬盤和服務器實現(xiàn)最大程度的“契合”，京東云和希捷攜手合作，共同開啟了京東云第二代服務器的設計和測試。
實力設計+嚴謹驗證=100%性能釋放
針對風扇這一服務器內(nèi)對硬盤造成最大干擾的器件，京東云與希捷攜手，借助希捷C3實驗室的專業(yè)仿真及測試環(huán)境，共同進行了大量研究和測試工作。C3實驗室是希捷為企業(yè)級和云計算產(chǎn)品進行性能驗證和測試而建立的實驗室，擁有行業(yè)領先的測試環(huán)境，在京東云全新架構服務器產(chǎn)品開發(fā)過程中功不可沒。
基于這些測試結果，綜合評估行業(yè)生態(tài)就緒情況、成本、易實現(xiàn)性、測試表現(xiàn)等多種因素，京東云最終采用了創(chuàng)新的服務器架構和散熱設計，將散熱風扇從傳統(tǒng)的機箱中部，移到了機箱尾部。這一設計最大限度加大了風扇和硬盤的間距，系統(tǒng)內(nèi)部的內(nèi)存、散熱器及導風罩可以對風扇的聲壓進行有效阻隔，加上精確的風扇轉(zhuǎn)速控制，最大限度降低風扇聲壓及振動對硬盤性能的影響，從而顯著降低磁盤的讀寫失誤，保障硬盤性能和穩(wěn)定性。為了補償這一調(diào)整帶來的后部I/O擴展性損失，京東云在系統(tǒng)設計中大量引入了模塊化設計，在系統(tǒng)的前、后、內(nèi)部空間內(nèi)提供了可靈活置換的I/O擴展模塊，最終成功使得系統(tǒng)I/O可擴展性方面依然滿足業(yè)務需求。
京東自研服務器J360 G2
希捷C3實驗室對產(chǎn)品的硬盤性能進行了實際測試驗證。實驗結果顯示，采用這一設計方案，即便風扇在100%轉(zhuǎn)速下，部署于服務器中的希捷銀河（Exos）X18企業(yè)級硬盤的性能依然毫發(fā)無傷，仍然可以達到100%峰值（如圖），系統(tǒng)性能釋放能力堪稱卓越。相比之下，傳統(tǒng)服務器架構，4K隨機寫性能則會跌落到80%。
京東云硬件研發(fā)負責人陳國峰稱：“希捷在數(shù)據(jù)存儲領域深耕已久，為我們第二代服務器性能的飛躍提供了有力的支持，包括在硬件性能提升以及希捷獨有的實驗室資源等方面的支撐。有了這些幫助，京東云能夠在系統(tǒng)架構和設計層面做出更多創(chuàng)新和探索，新一代服務器才能夠?qū)崿F(xiàn)高效、靈活、低TCO及高性能，最終滿足當下和未來數(shù)據(jù)中心多樣化海量業(yè)務的需求。”
此次測試中，希捷為京東云服務器配載的大容量希捷銀河（Exos）X18企業(yè)級硬盤實現(xiàn)了系統(tǒng)容量提升、部署復雜性降低、成本效應優(yōu)化等多重優(yōu)勢，保障了數(shù)據(jù)中心能夠以高效經(jīng)濟的方式進行擴容，全面滿足了京東云數(shù)據(jù)中心對于存儲解決方案的多重需求。
更值得一提的是，在C3實驗室，雙方進行的探索性實驗，對希捷未來將要推出的大容量硬盤進行了預測性測試和評估，幫助京東云實現(xiàn)了面向未來的系統(tǒng)設計優(yōu)化。正是由于這些超前探索，此次新推出的京東云服務器架構，在未來可以部署單盤容量為30TB的硬盤，持續(xù)簡化存儲管理，并降低運維成本。
希捷科技全球副總裁暨中國區(qū)總裁孫丹稱：“一直以來，希捷不懈努力，與合作伙伴融合優(yōu)勢進行技術創(chuàng)新。希捷很高興能夠與京東云一起在系統(tǒng)層面合作，將創(chuàng)新技術與設計理念導入到京東云最新的服務器中。雙方的合作模式極具價值，為大容量硬盤在服務器中的應用和部署提供了有意義的參考架構，未來我們將繼續(xù)與京東云聯(lián)合創(chuàng)新，不斷優(yōu)化產(chǎn)品設計與落地，為云計算構建穩(wěn)健基石?！?/p>
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