數(shù)據(jù)大爆炸時(shí)代，大容量硬盤為何不可或缺？

2月27日，中共中央、國務(wù)院正式印發(fā)《數(shù)字中國建設(shè)整體布局規(guī)劃》（以下簡稱《規(guī)劃》），明確提出要夯實(shí)數(shù)字中國建設(shè)基礎(chǔ)：一是打通數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施大動脈，優(yōu)化各種級別數(shù)據(jù)中心的合理梯次布局；二是暢通數(shù)據(jù)資源大循環(huán)，加速釋放商業(yè)數(shù)據(jù)價(jià)值潛能。

此舉意義非凡，不僅為國家數(shù)字經(jīng)濟(jì)發(fā)展下一階段發(fā)展定調(diào)，更標(biāo)志著高水平數(shù)據(jù)中心的建設(shè)將成為大勢所趨。

近幾年，從新基建戰(zhàn)略提出、數(shù)據(jù)要素化寫入《市場化配置意見》到《規(guī)劃》的正式出爐，國家頻頻出手，推出一系列針對數(shù)字經(jīng)濟(jì)的戰(zhàn)略舉措，背后的深層次原因在于：數(shù)字經(jīng)濟(jì)的持續(xù)高速發(fā)展，讓數(shù)據(jù)成為最重要的生產(chǎn)要素，同時(shí)也帶來了一個(gè)前所未有的數(shù)據(jù)大爆炸時(shí)代，而海量規(guī)模的數(shù)據(jù)、復(fù)雜的基礎(chǔ)設(shè)施環(huán)境、落后的數(shù)據(jù)存儲架構(gòu)等與釋放數(shù)據(jù)價(jià)值之間的“矛盾”愈發(fā)突出。

因此，業(yè)界普遍意識到，在數(shù)據(jù)大爆炸時(shí)代中，企業(yè)與組織數(shù)字化轉(zhuǎn)型和智能化升級的下一階段，數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施變革勢在必行。這其中，數(shù)據(jù)存儲也將開啟全新的創(chuàng)新局面，大容量硬盤不可或缺，將成為數(shù)據(jù)中心乃至整個(gè)數(shù)字經(jīng)濟(jì)發(fā)展的牢固基石。

數(shù)據(jù)存儲挑戰(zhàn)嚴(yán)峻

IDC預(yù)計(jì)，到2025年，中國將成為全球最大的數(shù)據(jù)圈。

事實(shí)的確如此：在國內(nèi)醫(yī)療領(lǐng)域，大部分三甲醫(yī)院都在大力發(fā)展精準(zhǔn)醫(yī)療，從每天收集的各種海量醫(yī)療數(shù)據(jù)中進(jìn)行分析與挖掘；在金融領(lǐng)域，除了內(nèi)部各種業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)之外，金融機(jī)構(gòu)也開始收集海量的動物、天氣、環(huán)境數(shù)據(jù)，利用AI技術(shù)為業(yè)務(wù)決策提供精準(zhǔn)支持；在互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域，每一晚的電商直播就能產(chǎn)生PB級規(guī)模的數(shù)據(jù)，互聯(lián)網(wǎng)公司需要根據(jù)法規(guī)保存直播數(shù)據(jù)三個(gè)月之久；在AI+Science領(lǐng)域，蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測、流體力學(xué)仿真等產(chǎn)生大量寶貴的數(shù)據(jù)……

如今，隨著云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、AI等技術(shù)的應(yīng)用，身處不同行業(yè)的用戶都不約而同的表達(dá)著同一個(gè)訴求：即需要將所有數(shù)據(jù)都存儲下來。但在數(shù)據(jù)爆炸性增長的長期趨勢下，數(shù)據(jù)存儲卻面臨著前所未有的挑戰(zhàn)：

首先，數(shù)據(jù)增長速度與存儲容量之間的突出矛盾：眾所周知，過去，很多企業(yè)的數(shù)據(jù)主要是結(jié)構(gòu)化的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)規(guī)模通常達(dá)到TB級規(guī)模；如今，很多企業(yè)除了傳統(tǒng)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)之外，需要存儲大量半結(jié)構(gòu)化或非機(jī)構(gòu)化數(shù)據(jù)，PB級數(shù)據(jù)容量成為一種新常態(tài)。而存儲容量的亟待持續(xù)突破，以滿足用戶數(shù)據(jù)爆炸性增長的需求。

其次，業(yè)務(wù)永續(xù)在線與存儲性能之間的突出矛盾：疫情三年，極大推動了各個(gè)行業(yè)的數(shù)字化進(jìn)程，業(yè)務(wù)加速在線化和線上化。如今，無論是核心業(yè)務(wù)系統(tǒng)，還是非核心業(yè)務(wù)系統(tǒng)，均強(qiáng)調(diào)業(yè)務(wù)的連續(xù)性和用戶體驗(yàn)，不同應(yīng)用對于數(shù)據(jù)存儲的性能和穩(wěn)定性渴求持續(xù)提升。

第三，存儲的總體擁有成本與存儲需求之間的突出矛盾：IDC調(diào)研數(shù)據(jù)顯示，當(dāng)前企業(yè)的數(shù)據(jù)存儲量還不到數(shù)據(jù)產(chǎn)生總量的2%，大部分?jǐn)?shù)據(jù)迫不得已被拋棄或者丟失，其中很關(guān)鍵的原因就是存儲的成本過高；另外，數(shù)據(jù)中心的能耗持續(xù)增加，數(shù)據(jù)存儲設(shè)備的能耗占比較高，也提升了存儲的綜合成本。因此，受制于昂貴的存儲成本，很多企業(yè)無法完成海量數(shù)據(jù)的存儲、管理等任務(wù)。

歸根結(jié)底，在釋放數(shù)據(jù)價(jià)值的強(qiáng)烈需求下，數(shù)據(jù)存儲需要在架構(gòu)、技術(shù)層面進(jìn)行大膽創(chuàng)新，以幫助用戶解決上述挑戰(zhàn)。事實(shí)上，近年來大容量硬盤的興起，恰恰是產(chǎn)業(yè)界渴望取得突破、滿足用戶需求最好證明。

例如，作為全球存儲行業(yè)領(lǐng)導(dǎo)者的西部數(shù)據(jù)，無疑是大容量硬盤的創(chuàng)新者與引領(lǐng)者。近年來，西部數(shù)據(jù)持續(xù)推出系列創(chuàng)新性的大容量硬盤產(chǎn)品Ultrastar DC HC系列，在架構(gòu)層面采取突破傳統(tǒng)存儲界限的全新閃存增強(qiáng)型磁盤架構(gòu)設(shè)計(jì)--OptiNAND技術(shù)，通過集成SoC和iNAND，以及結(jié)合CMR等技術(shù)，讓存儲的性能、容量和成本取得階段性突破，從而幫助用戶應(yīng)對數(shù)據(jù)存儲的諸多挑戰(zhàn)。

大容量硬盤：西部數(shù)據(jù)有招

從2021年開始，西部數(shù)據(jù)陸續(xù)推出了基于OptiNAND技術(shù)的Ultrastar DC HC560 、HC570和HC 670 HDD等多款產(chǎn)品，容量也從20TB提升到26TB，以豐富的產(chǎn)品滿足不同用戶的存儲需求。

下面，我們以西部數(shù)據(jù)Ultrastar DC HC570為例，看看這款大容量硬盤與過去傳統(tǒng)硬盤有何區(qū)別，是否能夠滿足用戶們在容量、性能、成本等方面的新需求。

西部數(shù)據(jù)Ultrastar DC HC570定位是數(shù)據(jù)中心硬盤，具備7200RPM轉(zhuǎn)速、512MB緩存、氦氣密封等，在成熟的單碟2.2TB氦氣封裝技術(shù)上實(shí)現(xiàn)了10碟更高的面密度，在容量層面相當(dāng)能打。

另外，Ultrastar DC HC570采用第二代三階的尋軌定位系統(tǒng)，針對10碟機(jī)械設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化，使用了更薄的碟片和更小的PCBA，更加堅(jiān)固的機(jī)械設(shè)計(jì)，在可靠性和安全性等方面能夠經(jīng)受數(shù)據(jù)中心各種應(yīng)用的苛刻考驗(yàn)。

例如，Ultrastar DC HC570支持每年高達(dá)550TB的寫入工作負(fù)載，MTBF（平均無故障工作時(shí)間）達(dá)到250萬小時(shí)，年度故障率（AFR）保持在0.35%，外加5年質(zhì)保，可以為數(shù)據(jù)中心用戶提供堅(jiān)實(shí)保障。而ArmorCache寫緩存數(shù)據(jù)安全保護(hù)功能，則可以為用戶提供寫緩存啟用模式 (WCE)的性能和寫緩存禁用模式(WCD)的數(shù)據(jù)保護(hù)，在斷電等突發(fā)情況下，有效保護(hù)數(shù)據(jù)不丟失。

更加難能可貴的是，Ultrastar DC HC570在性能層面實(shí)現(xiàn)突破，有別于過去傳統(tǒng)的混合式驅(qū)動器（SSHD），Ultrastar DC HC570在OptiNAND技術(shù)的加持下，性能表現(xiàn)出色，持續(xù)傳輸速率達(dá)到269MB/s；加上ArmorCache功能，Ultrastar DC HC570在寫緩存禁用模式(WCD)模式下性能突出。相比于非OptiNAND HDD，Ultrastar DC HC570的IOPS和吞吐量提升高達(dá)40%。

在成本層面，Ultrastar DC HC570由于能夠帶來更高的存儲密度，可以顯著降低數(shù)據(jù)中心存儲的總體用用成本。例如，數(shù)據(jù)中心如果從18TB遷移到22TB，機(jī)架數(shù)量將會減少18%，單TB功耗會降低17%，單TB成本降低10-15%。以新建1000個(gè)機(jī)柜、單機(jī)柜平均功耗為15kW的中小型數(shù)據(jù)中心為例，如果采用22TBUltrastar DC HC570，則有望每年降低數(shù)據(jù)中心上千萬的運(yùn)營成本。

總體來看，西部數(shù)據(jù)Ultrastar DC HC570在容量、性能、成本等方面均取得了進(jìn)一步的突破，具備高性能、高擴(kuò)展、高可靠、易管理維護(hù)等特性，廣泛適用于云計(jì)算、虛擬化、數(shù)據(jù)庫、文件共享、票據(jù)影像、HPC、視頻監(jiān)控、歸檔備份、裸盤映射、高并發(fā)等場景，能夠?yàn)榍邪贅I(yè)用戶的海量數(shù)據(jù)提供保障。

大容量硬盤背后的核心技術(shù)

西部數(shù)據(jù)Ultrastar DC HC570的出色表現(xiàn)，要得益于西部數(shù)據(jù)近年來對于大容量硬盤諸多技術(shù)的大膽創(chuàng)新。事實(shí)上，除了2.5寸垂直磁記錄 (PMR)、氦氣封裝HDD、疊瓦式磁記錄 (SMR)等技術(shù)之外，西部數(shù)據(jù)又陸續(xù)推出了能量輔助磁記錄 (ePMR)、三階尋軌定位系統(tǒng) (TSA)等技術(shù)；2021年之后，更是推出了具有變革意義的OptiNAND技術(shù)，讓大容量硬盤的技術(shù)范兒十足。

西部數(shù)據(jù)Ultrastar DC HC570有別于過去的混合硬盤（Hybrid Drive），關(guān)鍵在于OptiNAND核心技術(shù)。與混合硬盤兩層（two-tier）的設(shè)計(jì)架構(gòu)相比，OptiNAND技術(shù)采用全新設(shè)計(jì)，將iNAND UFS(iNANDUniversal Flash Storage)嵌入式閃存與傳統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)磁碟介質(zhì)垂直集成，并對固件算法和芯片(System-on-Chip,SoC)進(jìn)行了創(chuàng)新性改進(jìn)。

可以說，OptiNAND技術(shù)大幅提升了元數(shù)據(jù)的處理能力，從而減少對DRAM的需求，真正讓大容量硬盤在容量、性能和可靠性方面實(shí)現(xiàn)質(zhì)的突破。

眾所周知，硬盤容量越來越高的情況下，像尋道數(shù)據(jù)、定位數(shù)據(jù)等運(yùn)行數(shù)據(jù)，一會占部分存儲空間，二則會降低性能。而OptiNAND技術(shù)運(yùn)行數(shù)據(jù)存儲在專門優(yōu)化過的iNAND之上，既節(jié)省了磁盤空間，又通過在iNAND中記錄扇區(qū)級別的寫入操作，降低相鄰磁道干擾和消除過多的寫緩存刷新，讓硬盤內(nèi)部磁盤效率的明顯提高。

此外，與將數(shù)據(jù)刷寫到DRAM的前代HDD相比，基于OptiNAND技術(shù)的HDD則能夠安全地將把一些關(guān)鍵數(shù)據(jù)瞬間從磁碟表面轉(zhuǎn)移到iNAND里面，進(jìn)一步提升大容量硬盤的可靠性。

而且，西部數(shù)據(jù)會持續(xù)推進(jìn)OptiNAND技術(shù)的開發(fā)，將進(jìn)一步提升容量、性能和可靠性，未來五年有望在單塊采用OptiNAND技術(shù)的ePMR HDD容量突破50TB。

面向未來，IDC預(yù)測，至2025年，HDD將占企業(yè)級存儲市場銷售份額的82%（以容量計(jì)），用于企業(yè)存儲的HDD銷量年復(fù)合增長率將高達(dá)25%。隨著千行百業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型不斷深入，應(yīng)用場景日趨豐富、數(shù)據(jù)量也將持續(xù)爆炸性增長，像西部數(shù)據(jù)Ultrastar DC HC570這種融合多種創(chuàng)新技術(shù)的大容量硬盤不可或缺，可以很好地滿足用戶性能、容量、成本上的需求，必然也會迎來更加廣闊的市場舞臺。

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