鲁浩:创新存储技术帮助新一代绿色数据中心

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鲁浩:创新存储技术帮助新一代绿色数据中心 数据中心有三大组织:存储、计算和网络，存储在数据中心占据着不可或缺的地位。 同时，数据中心可以分为快速数据和大数据。大数据将占据数据中心的90%。到2020年，90%的数据将存储在硬盘上，因此硬盘仍将在数据中心占据重要位置。未来硬盘技术将转向位图磁记录技术，即磁盘和电磁记录，这有很大的技术挑战，包括需要大量的投资，您现有的硬盘生产线可能会被淘汰。 第12届中国国际数据中心行业年会将于12月21日至22日在国家会议中心举行，这是中国和业界最具意义和影响力的标志性事件。在昨天的主会议厅，许多领导和来宾对数据中心当前的整体市场进行了分析和评论。在今天的数据中心技术创新分论坛上，许多嘉宾将分析和解读数据中心的技术创新。让我们一起欢迎今天的数据中心技术创新分论坛。作为中国云计算和数据中心领域最大、最具影响力的标志性事件，中国国际数据中心行业年会由西方数据公司高级技术顾问鲁浩出席，并发表了题为“创新存储技术助力新一代绿色数据中心”的主旨演讲。

西方数据公司高级技术顾问:鲁浩

以下是这次演讲的文字记录:

数据中心有存储、计算和网络三个模块，因此存储在数据中心中占有不可或缺的地位。无论数据中心应用在哪个领域，您的数据都必须存储在存储介质上。

首先，让我们看看存储技术的发展。我们可以看到在这张图片中有中央处理器，高速缓存，内存等等。这两种产品的特点是速度非常快，达到纳秒级、几十纳秒级或几十纳秒级，但其容量非常小，缓存只有几千或几百千，内存只有几十或128千兆.

我们看到SDB在右边，那是一个硬盘。作为我们数据中心最重要的存储组件之一，SID动态硬盘(包括闪存卡或SDID动态硬盘)近年来已经上市。我们的西方数据公司也在开发一种新的存储技术，称为存储级存储器。顾名思义，它有内存访问速度，但它可以存储存储介质。如您所见，缓存(包括CPU缓存或内存)是易失性的。当您关闭电源时，它上面的数据会消失，包括单片机、存储级内存(包括闪存)和内存。如果关闭电源，可以保存其上的数据。

让我们来看看数据中心的数据分布。我们可以看到，数据中心可能分为快速数据和大数据，它们将占数据中心的90%，因此我们可以发现，到2020年，90%的数据将存储在硬盘上，因此硬盘仍将在数据中心占据重要位置。

以下是数据中心的主要难点。首先，数据中心要求低采购成本。随着数据量的增加，如果趋势是下降的，我们必须确保单个TB的成本。数据中心的运营成本，我们知道计算机的功耗，包括制冷或为相应设备供电，是运营数据中心的最大成本。还有服务水平协议的服务质量。未来将是一个公共云平台。如果您提供公共云平台，您会向客户提供服务级别协议服务标准吗？

主流数据中心的趋势是冷数据逐渐趋于活跃，这是大数据分析的功能。原始冷数据在经过大数据之后可能会变成非常活跃的数据。还有氦硬盘技术的使用，它可以帮助数据中心降低成本和总拥有成本。还有一些组件存储技术，包括擦除代码技术，可以使容量越来越大的硬盘恢复得越来越快。有了纠删码的技术，它的重建时间会非常快。氦硬盘将使硬盘产生非常低的热量，这将大大有助于节省数据中心的能源。

让我们来看看西方数据公司的硬盘创新技术。首先，让我们看看硬盘的发展历史。在早期的硬盘中，它使用了LMR技术和垂直磁记录技术。它的存储系统等级与我们的磁盘平行，最大存储容量为每英寸130GB。后来，它发展成为PMR垂直磁记录技术。PMR技术最多可达每英寸1TB或1.1TB，因此硬盘容量只能通过增加磁盘来增加。因此，西方数据公司在此时发明了氦硬盘技术，即将空气体泵入空硬盘，并安装氦以确保硬盘的平稳运行。后来，西方数据公司发明了适合数据企业的SMR技术，即瓦片技术。它的密度有所提高，每英寸可存储高达1.5 TB的数据。使用SMR技术，只能存储1.5 TB。西方数据公司和其他硬盘制造商也在研究HAMR热辅助磁记录技术。他使磁密度更高，当单位密度的磁密度更高时，磁头会越来越小。如果磁头较小，它需要一个辅助功能。热辅助技术是通过激光的热效应来逆转旋转。HAMR的技术缺点是你在这个磁盘上立即执行高温操作，这在你的硬盘散热方面造成了很大的问题，并且(英语)迁移有一个生命周期，如果你运行很长时间，(英语)将变得无效，导致你的硬盘故障。

未来，硬盘技术将转向位图磁记录技术，即通过磁盘以电磁方式记录。然而，存在巨大的技术挑战，包括大量投资，您现有的硬盘生产线可能需要淘汰。

西部数据今年引进了微波辅助磁记录技术，确保了原始的PMR技术。磁头上加了一个微波振荡器，用微波来反转(英语)，就像家里用的微波炉一样，用高频微波来反转(英语)。

这是西方数据的专有MAMR技术。它有一个微波振荡器。当写入数据时，微波反向工作(英文)。它的优点是保证了PMR原有的所有技术。因此，我们硬盘的优点是成本不会大大增加。

使用MAMR技术的硬盘将保持15%的年容量增长。据估计，到2025年，西部数据将推出三个3.5英寸硬盘，容量将达到40TB，而PMR的容量将始终处于水平水平，最大容量为20TB。

大家可能都知道，闪存固态硬盘近年来发展迅速，从最初的SLC到MLC，TLC和QLC将在未来出现。然而，有了这款MAMR技术硬盘，与固态硬盘的一代相比，将会有十倍以上的差距，而且这种趋势在未来也将是一样的。因此，硬盘在未来的数据中心中也将占据非常重要的位置。

让我们来看看闪存技术在西方数据公司的发展。首先，固态硬盘产品将形成这样的大趋势。一是企业级固态硬盘将呈现1: 1的增长。据估计，到2020年，固态硬盘的成本将比目前水平下降约一半，即56%。在超融合环境中，个人电脑固态硬盘将被广泛使用，英特尔的普瑞平台将支持更多个人电脑频道和更多个人电脑设备。未来，PCle固态硬盘还将用于存储服务器，SaaS固态硬盘目前用作传统存储的缓存。

闪存粒子将从2D转换成3D。目前，三星、英特尔、西方数据公司和东施等一些粒子工厂已经完成了从2D到3D的转换。正如孙先生所说，人工智能的发展需要更快的存储技术，届时将会出现新的存储技术，即上面提到的存储级内存。现在西方数据公司也在开发随机存取存储器，即可变电阻产品。预计第一代产品将于明年下半年推出。目前，市场上的存储级存储器，如英特尔的3D-Xpoint，是通过平板半导体的晶态和非晶态的转换来实现的。

这是闪存技术的发展趋势。从二维与非到三维与非，二维与非目前已达到其物理极限。在10-12纳米，三维与非将取代2D与非，主要是三维与非可以堆叠。2D与非相当于一座平房。3D与非门代表一座建筑。存储在上面的数据代表人。所以你想每单位面积住更多的人。如果是平房风格，智能会使每个房间变小，而较小的房间将是有限的，太小而不能容纳人。这时，有必要建一座大楼。建筑建成后，我们可以建造一个三维堆叠的建筑。我们的房间可以做得更大，更多的人将住在一个单元区域。3D与非制造技术使用30-40纳米技术，因此其技术相当于生产线中较低的技术壁垒。

根据西方数据集团的闪存发展路线图，目前生产的企业级产品都是第11代产品。它是目前最稳定的2D与非门，其成本也有很大优势。预计西方数据集团将在明年下半年推出使用64层NAND的企业级产品。

西方数据集团3D与非门有什么优势？首先，与2D与非门相比，它具有更低的功耗和激进的性能。在3D与非门的每种状态下，它都具有更好的电子数、更低的误码率和更稳定的数据。此外，西方数据集团3D与非门采用厚链路层技术代替2D与非门技术，其制造工艺将更加稳定可靠。

让我简单介绍一下西方数据公司和相关产品。您可以看到，西方数据公司包括我们客户使用的固态硬盘，以及硬盘和数据中心产品。你可能更了解WD硬盘以及台式机和笔记本硬盘，因为西方数据公司在2016年收购了SDI，所有SDI产品也属于西方数据公司。企业级产品是日立硬盘，于2020年被西方数据公司收购。我们可以看到这个硬盘上的标志是SGST。它的前身是IBM的部门。日立硬盘在2003年收购了IBM的硬盘。西方数据在存储领域拥有最完整的产品线，包括数据中心和存储系统中的客户端、台式机、笔记本电脑、硬盘固态硬盘。

这是一个最大容量为12TB的氦硬盘，由西方数据公司制造。与8TB相比，它的容量增加了50%，功耗降低了54%，可靠性提高了25%。氦硬盘的平均无故障时间是250万小时。

氦硬盘的优势是什么？它比充满氦气的空气体硬盘有优势。它可以减少磁盘的振动，使磁盘更薄。因为磁盘中没有空气体的阻力，所以旋转阻力非常小。我的移动电机的功耗将会降低。可以使用较低驱动电机和较低功耗的驱动电机。由于它的振动相对较小，我可以在3.5英寸的环境中安装更多的光盘来增加硬盘的容量。

这是PCIe NVMe固态硬盘，一家西方数据公司，最大容量为7.68TB 5。它有两种包装形式，一种是卡式，另一种是盘式。它的性能非常好。其4K数据块大小可达120万次随机读取，混合读写可达56万次，其IOPS高端存储可达数十万次，而我们的K卡可达50万次。

西方数据企业的SAS也能达到7.68兆字节

这是西方数据公司收购桑迪后推出的SATA固态硬盘产品。它的标志仍然是桑迪的标志。它有两个耐久性，一个是1.8，另一个是0.6。例如，我们的应用程序现在在一个15，000转的硬盘上，并且存在一些性能瓶颈。这款固态硬盘可以在此时使用。

西方数据公司不仅生产存储组件，包括固态硬盘和其他产品，还生产存储系统产品，包括捷豹的硬盘扩展机柜和全闪存扩展机柜，包括存储服务器。JBOD的扩展柜可以实现固态硬盘和硬盘的混合插入。它被称为混合存储，总容量可达720TB。据计算，7个JBOD安装在一个机柜中，机柜上有7个计算节点，可以实现5 TB的存储容量，整个机柜的功耗在11 kW以下。全闪存扩展机柜有四种规格，最大的磁盘可以支持7.68吨SAAS固态硬盘。我们在外面的展台上有这两种产品的相应展示。如果你感兴趣，你可以去展位参观。NVMR固态硬盘的存储服务器也有低调和高调两种版本，主要用于高性能计算应用。

西方数据的固态硬盘产品主要帮助我们企业的一些应用程序进行一些优化，比如MySQL数据库。使用固态硬盘的产品可以实现资源的整合。我原来的MySQL服务器部署在硬盘上，它的性能成了瓶颈。我可能需要把它分成表格。使用固态硬盘后，无需将其拆分。您可以直接将硬盘与固态硬盘连接，以提高您的MySQL的性能。还有甲骨文Rac。我们知道传统的Oracle RAC是IOE体系结构。现在，有了PCIe闪存卡，我们可以采用分布式体系结构，或者用分布式X86服务器构建一个Oracle RAC，为我们的企业提供高性能服务。还有一些产品使用闪存卡，可以将我们的虚拟桌面功能提高七倍。