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西部数据刘钢:数智创新 芯存未来

11月23日,由百易传媒(DOIT)主办,中国计算机学会信息存储专委会、中国计算机行业协会信息存储与安全专委会、华中科技大学武汉光电国家研究中心、固态技术协会(JEDEC) 等机构支持,主题为“数据觉醒”的“2021(十七届)中国数据与存储峰会”在线上召开。

峰会为期三天,包括一场主论坛、九场技术论坛、五十余场演讲。知名院士、专家学者和产业领袖一起共同探讨存储创新与数据觉醒等热点话题,首日吸引各界专业人士10万人次观看,参与互动。

西部数据副总裁兼中国区业务总经理刘钢以“数智创新 芯存未来:为题发表主题演讲。以下是演讲全文:

大家好,非常荣幸有机会参加中国数据与存储峰会,这已经是我连续好几年参加这个存储峰会了,那最近两年因为疫情的原因都是通过线上来参加的,我也非常期待能有机会能够在现场参加,能与各位面对面去交流。

存储市场趋势剖析

这次,我给各位带来分享主题是数字创新芯存未来。去年跟各位分享过快速增长企业级的数据中心存储设备的增长速度,也有朋友问到说其他存储设备会是什么样的增长呢?或者更长时间看会是怎么样增长呢?这幅图上可以看到其实算上所有存储的应用场景和把这个增长范围拉长10年范围来看,我们也看到存储是在一个快速增长的一个时代,其中支持大数据硬盘在以年化17%速度在增长,这是快数据flash的部分是以年化增长率37%的速度在增长,所以总的来说是一个快速增长存储市场。当然主要的存储数据,大量的数据还是存储在硬盘上面的。

让我们看看硬盘部分增长的具体状况,大家看这个图有几个重点。

第一大家看蓝色和红色的条纹,蓝色是代表18T,红色代表16T,在过去一个季度第三季度的时候全球18T出货量以及超过16T了,18T已经成为大容量盘主流产品。

这个图右下角部分是中低容量的硬盘,在未来几年中低容量硬盘出货量不会明显增长,基本保持持平,增长部分是我们看到右上角的部分都是大容量盘,大概是18TB硬盘是今年和明年上半天主流,从明年第二季度开始20TB硬盘进入市场,第三季度、第四季度22TB硬盘进入市场,所以明年会成为20TB、22TB会到年底加起来,会占到大容量市场一半以上。

不同客户群硬盘的容量也会有发生不同变化,在云客户这边大家可以看到几乎每一个容量点出现,云客户都会快速切换到新的容量点,来尽可能获得新技术、高密度大容量盘带来的技术红利。企业级很多客户由于有传统很多应用在里面,所以他切换速度可能变的没有那么快,所以16TB、18TB、20TB、22TB增长是逐步增长的,如果你想非常快速部署云原生架构,快速享受新红利,就可以尽快切换到新容量带来的优势。

这幅图想跟各位更仔细的可以比较一下。

从16TB大容量硬盘切换到20TB,带来的好处是单盘容量密度提高多25%,整个服务器使用量会减少20%,单位功耗会降低14%,再加上空间节省和长期功耗节省,那么总体应用成本会降低16%左右,明年还会22TB,从16TB切换到22TB的话,会带来更多数据中心存储好处。

刚刚我们讲完是硬盘部分的发展、现状和趋势。

闪存:摩尔定律和贝聿铭完美结合

在闪存部分我们也看到快速增长,闪存部分快速增长来自于几个不同维度,一是摩尔定律继续有效,虽然摩尔定律受到挑战,但是在闪存这个部分继续发挥作用,不仅通过缩小线宽来让密度增强、容量增大,同时再加上纵向的堆叠这样也能带来密度的增长,我们说摩尔定律和贝聿铭的完美结合,所以可以看到在今天是112层,明年量产会是162层的,大家可以看到我们并不是按照96层、128层的规律增长,这是因为什么?

因为我们还有一个维度就是在横向扩展的维度提高密度,所以并不需要128层,就可以实现下一代存储密度提高,112层就可以了,我们的写能力变强了,所以在同样一代我们有超强写能力。

我们看到BICS6和BICS5对比,在写性能上面比BICS5提高了两倍,而功能的上面会降低35%,同时他的CMOS布局也变成在存储矩阵下面他的密度也会提高,效率也会提高,那这个是在闪存这个制程部分。

闪存产品只看工艺还是不够的,因为闪存产品还会涉及到控制器,包括颗粒多种测试、封装的挑选,所以纵向集成的能力是非常重要的。西部数据拥有从芯片到系统纵向集成的能力,从闪存颗粒、控制器到系统盘能够做到纵向集成优化,这样出来闪存产品性能会更好,不止性能更好,而且稳定性能会更好。那闪存颗粒的挑选上,针对不同应用场景我们也会有不同的取舍,针对企业级的、消费者级的,还有车载的,都有不同的偏好,不同的组合可以定制化闪存颗粒来满足不同场景的闪存器件的需要。

这就是其中一个进一步细化,基本上是1 DWPD或者3 DWPD这两种场景,如果你需要高性能的话,可以选择3 DWPD,如果你选择主流,可以选择1 DWPD。事实上有很多用户场景需要性能很高,但是读写数没有那么高要求,有时只需要读性能很高,这样可以取舍折中一下。

西部数据固态盘也有两种,一种是SN840满足高性能、低时延;还有一种SN640,可以满足高的读的速度,我们可能折中一下DWPD次数,从1变成0.8,但是他成本我们也有提供进一步的优化,这两种产品在全球Top tier电商和视频类的企业里面、服务商里面也得到了应用。

除了在硬盘和固态盘的分别发展当中,我们也看到有些应用在从原来传统的硬盘转向能够使用固态盘的应用场景,如果只是按传统的从固态硬盘向全闪去切换的话,会带来很大成本增加,像刚才我们讲到如果你能够挑选最合适的固态盘来做全闪切换的话,其实他的成本增加并不明显,但是他的性能增加非常明显。

还有一种方法是说当你从小容量硬盘往大容量硬盘切换的时候可能会损失一些IOPS,但是如果能够配合上SSD部分在里面作为混合存储的话,那么你既得到了总体成本的降低,同时也得到了性能的提高,因为闪存性能IOPS会将整体系统的性能得到提高。

这两种转型尤其重要,我们知道在今年下半年小容量的存储的供应非常紧张,尤其不止是小容量硬盘存储供应非常紧张,而且有一些服务器的背板供应也非常紧张,但是当你从小容量硬盘切换到全闪或者混合存储的时候,就可以解决这个问题,会减少对传统小容量硬盘的需求,辅以SSD来提高性能,这可能是一个更优的解决方案,一提高性能有更大容量,同时也解决供应的问题,所以在当你组合使用硬盘和闪存技术的时候我们有更好更优解决方案。

OptiNAND技术新思路

西部数据同时拥有闪存和硬盘技术,我们在同一块硬盘里面也做了极致深度整合,两个月前我们发布了OptiNAND这项技术,把NAND与大容量硬盘进行了深度整合,用于提高硬盘密度,让硬盘单片碟面密度超过2+个TB,将9片封装在一个硬盘中,实现更高的硬盘容量。

今天我很高兴跟各位一起发布我们最新的产品这是一款集成OptiNAND大容量硬盘,20TB这个硬盘,这个硬盘我们刚刚发布,这是第一款基于OptiNAND技术大容量硬盘。

这个产品得到业界很多领先的云服务商好评,他们也非常期待在自己系统里面平台里面能够集成或者部署这样基于OptiNAND20TB大容量硬盘,这是腾讯副总裁刘总给我们一个评论。

计算型存储

我们也看到在数据中心里面一个很大瓶颈是计算和存储设备之间的瓶颈,我们知道计算的部分性能提高在过去几年性能提高非常迅速,由于GPU、TPU还有CPU的发展,处理能力提高非常大,但是他能得到的数据从存储部分能得到的数据并没有得到相应的增长,他们之间的带宽传输速度反而是个瓶颈,传统解决方案是说我们怎么样能扩大这个带宽,把SATA变成SAS,然后进一步变成NVMe,PCIE从Gen3到今年开始的Gen4,明年Gen4大规模部署,还有Gen5,这就是传统解决方法。

我们也有另外一种创新处理方法,就是让计算更靠近数据,让负责数据存储部分也有一些计算能力,尤其非常适合靠近存储计算能力,比如搜索引擎,要在一个存储系统里面去搜索一些关键字,这个时候完全没有必要把数据全部读入到内存,让CPU处理检索关键字有没有,如此数据传输其实是没有,完全可以由存储的处理器来处理,这个就是可计算智能存储,也在快速发展。

在可计算存储部分,西部数据也做了好多年的研究,尤其是我们基于最新的一种计算架构,我们知道说市场上流行存储计算架构有x86的,也有ARM的,有多种存储计算的架构,包括GPU的,其实在计算里面也有一种开源开放的RISC-V架构,我们已经开发了大概有三代产品,已经能够做到SSD和硬盘的控制器,很快我们还会发布产品4~8个内核的RISC-V处理器,新的可计算存储指日可待了。

市场应用快速发展

我也想跟各位一起分享一下在中国区一些成功的案例。

第一个想跟各位分享百度云平台,他们利用自己软件优势,在今年年初就已经把20TB SMR这种最新的存储付诸应用,提高存储密度,降低TCO。百度是国内最早一批部署20TB SMR硬盘的云服务商。除了百度云以外,我们也看到联想、Smart X针对金融客户的超融合的基础设施也做了优化,提高了存储的密度。

    接下来,新华三和星环科技携手合作对智能大数据分析平台也做了优化,采用西部数据SN840/640这两种固态盘的混合的搭配,利用全闪存储来优化智能大数据分析,尤其是Mango DB分布式数据库优化,这是在大数据场景应用。

然后是沃趣在自己数据库云平台上面也是采用西部数据高性能SSD来提供整体的性能优化,让他的基于云的数据库的性能得到大幅度的提升,时延降低,性能提高,所以这也是一个非常好的一个成功应用。

总之无论是在云端,还是在企业级场景下面,西部数据产品在国内得到广泛应用,这也得益于西部数据在国内的投入,西部数据在上海有半导体的基于闪存的这个测试封装厂,在深圳有硬盘磁碟生产厂,又在上海浦东针对客户开放实验室,来进一步优化基于存储设备相关的应用。

我们希望与生态系统合作伙伴包括存储设备和产品的制造商,还有存储的软件和系统提供商一起,能够优化存储解决方案,为我们最终用户提供更优的存储解决方案。

谢谢大家。
(本文基于:西部数据副总裁兼中国区业务总经理刘钢主题演讲整理而成)

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