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                什么样的数据架构才干满意ZB期间数据存储需求?

                2019-09-26 15:17泉源:中国存储网
                导读:我们必需变化我们的思想形式,为将来更大范围的数据存储做预备,预备好相干的技能。

                2019年的存储市场遇到了需求趋缓、价钱下跌、库存积存等倒霉要素的影响,但并没有影响存储市场需求的不时增长和产物技能的不时提拔。在不久前于深圳举行的闪存市场峰会(CFMS 2019)上,西部数据公司初级副总裁兼中国区总司理Steven Craig在大会上停止了“ZB期间的数据存储中心架构–机会、应战和阶段”的主题演讲,在演讲中Steven也对存储市场的远景表现悲观,他以为,NAND闪存市场将会在年末重拾下行之势。

                什么样的数据架构才干满意ZB期间数据存储需求?

                图1:西部数据公司初级副总裁兼中国区总司理Steven Craig以为NAND闪存将会重拾下行之势。

                存储技能赶不上数据发生速率

                做出这个判别的缘由是,他看到如今的数据发生量在不时攀升中,2018年约发生了32ZB的数据,ZB是个什么观点呢?我们如今的手机存储容量普通是64GB,1ZB=1024EB=1024×1024PB=1024×1024×1024TB=1024×1024×1024×1024GB,即1040GB,约1万亿GB。这是一个超等巨大的数字,“到2023年,估计会发生103ZB的数据。” Steven Craig进一步指出。这些数据次要泉源于末了的边沿数据、在边沿停止整合后的数据,以及在云端颠末了处置和转换的智能信息。

                在Steven Craig看来,这些看似巨大的数据实在只要小局部会被存储上去,比方说2018年的数据存储量是5ZB左右,占发生数据的15%;估计到2023年,存储上去的数据为12ZB左右,占发生数据的11%,其他的数据将会失散失,并且将永久也不行能找返来了。

                存上去的数据云云少,是有缘由的,此中一个紧张缘由便是我们的存储技能和设置装备摆设没有遇上数据增长的新趋向。因而,Steven Craig指出,“我们必需变化我们的思想形式,为将来更大范围的数据存储做预备,预备好相干的技能。”

                什么样的数据架构才干满意ZB期间数据存储需求?

                图2:2018年发生的数据为32ZB,存储的数据量为5ZB;估计2023年将会发生103ZB的数据。

                主流3D NAND闪存已达96层仍不敷用,QLC崛起

                随着数据量的敏捷增大,主流存储技能也在敏捷向前推进中。3D NAND闪存从2014年的24层,到2016年的48层,到2017年的64层,再到2018年的96层,以及来岁的1XX层,技能更新速率越来越快。

                什么样的数据架构才干满意ZB期间数据存储需求?

                图3:NAND闪存技能的疾速开展。

                不外,Steven Craig在主题演讲中也提到,单纯地添加层数,看似复杂,但实践上并没有协助消费企业低落本钱,而是添加了更多的本钱,并且有能够会呈现错误。添加层数,意味着需求制造更多的晶圆,从而招致本钱上升,他拿48层扩展到64层举例说,事先的本钱大约是8000美元每平方米。“固然,我们可以经过范围化消费来低落本钱。” Steven Craig指出。

                现在,扩展闪存的容量次要有三种办法:一是添加存储孔密度;二是添加存储单位密度;三是经过逻辑扩展添加比特密度。

                什么样的数据架构才干满意ZB期间数据存储需求?

                图4:添加闪存容量的三种维度。

                三种维度添加容量的结果各不相反,“从64层扩展到96层时,存储孔密度大约添加了10%;存储单位密度添加了68%;TLC比特密度添加了65%。综合这三种办法就可以看到整个闪存容量的增长了。” Steven Craig在演讲中表现。

                逻辑扩展中,现在主流的技能是TLC,不外下一代将会是QLC,QLC可以完成每个存储单位4比特的数据,他估计到2025年,整个QLC的市场占据率会添加到50%,这包罗企业级、消耗级和挪动类的闪存使用。

                什么样的数据架构才干满意ZB期间数据存储需求?

                图5:QLC与TLC添加的比特密度比照。

                固然QLC具有可扩展、本钱/TCO效益和极佳的拜访和读取功能等长处,将来能够会敏捷崛起,但是不是会好事多磨地交班TLC呢?那也未必,由于现在QLC也面对着一些要害的应战,比方说写入限定。

                面对写入限定应战的不止有QLC,另有叠瓦式磁记载(SMR),该技能在制造工艺方面的变化十分巨大,但却可以大幅进步磁盘存储密度。SMR盘将盘片上的数据磁道局部堆叠,就像屋顶上的瓦片一样。

                虽然SMR盘的读举动和平凡磁盘相反,但它的写举动有了宏大的变革:不再支持随机写和原地更新写。这是由于SMR盘上新写入的磁道会掩盖与之堆叠的一切磁道,从而摧毁其上的数据。换言之,相较传统磁盘而言,SMR盘不再支持随机写,只能停止次序追加写。写入方法的限定给欲运用SMR盘的存储零碎带来了宏大的应战。

                分区存储处理高容量存储盘的写入限定应战

                为了应对QLC和SMR这两种高容量存储盘面对的写入限定应战,不克不及停顿在介质自身,而是要看整个数据的根底架构,因而西部数据提出了一个开源的规范化的分区存储技能,Steven Craig表现,盼望西部数据的分区存储架构可以赋能使用层、主机和存储,相互和谐数据寄存地位,充沛应用在SMR HDD上可以完成的最大存储容量,以及在融入新兴分区定名空间(ZNS)规范的NVMe SSD上完成更好的历久性、可预测的低耽误和QoS(效劳质量)功能。

                什么样的数据架构才干满意ZB期间数据存储需求?

                图6:西部数据公司产物市场部副总裁朱海翔。

                西部数据公司产物市场部副总裁朱海翔表现,分区存储技能可应对新兴使用带来的数据爆炸,协助用户在ZB级容量的存储期间坚持具有竞争力的总体拥有本钱,并完成更大的范围效益。

                “自从西部数据6月份推出分区存储技能后,我们曾经和环球根本上一切的大型云效劳商和大型OEM零碎厂商配合携手,可以完成整个零碎层面的智能化数据平安,可以很好地协助最大存储密度的QLC在数据中央的大范围摆设。“朱海翔在媒体群访时表现。

                关于数据平安,他特殊指出包罗三个方面的保证:

                第一,从存储器的固件上,西部数据的固件提供了多种加密选项供零碎厂商选择,比方说SE、ISE、SED,种种加密的选择规范都可以满意,如许的话可以很好的共同零碎层,乃至一些国度的规则,添加在零碎端关于存储硬件、软件顺遂的加密。

                第二,从产物的特性上,西部数据的产物有一个Host Lock,当你拔出零碎或拔出零碎都有一个“握手”的进程,假如说“握手”不可功,就基本没有方法得出数据,这是经过软件层面完成的。该技能,在SD卡上叫Host Lock,HDD上叫ATA。

                第三,从元器件的安康办理上,以硬盘为例,西部数占有两种安康办理。一种是基于设置装备摆设,西部数据可以依据设置装备摆设上的超越几百种参数,经过人工智能的方法预测硬盘在什么时分会坏。如许,可以事后停止维护、改换或许迁徙数据。

                什么样的数据架构才干满意ZB期间数据存储需求?

                图7:西部数据提出的分区存储架构。

                在演讲中,Steven Craig还引见了西部数据在分区存储技能生态零碎中的两种硬盘,其15GB的SMR HDD硬盘曾经批量出货,20TB的SMR HDD估计将在来岁正式上市;ZNS NVMe SSD平台也推出了一款产物DC SN340。

                Steven Craig以为,SMR和ZNS将经过提供智能化使用架组成为以后和将来ZB级数据期间的要害基石。

                什么样的数据架构才干满意ZB期间数据存储需求?

                图8:开源的分区存储生态。

                三种全新存储处理方案满意多种物联网和产业使用场景需求

                除了分享闪存技能的开展趋向,西部数据在本次CFMS2019上带来了专为产业4.0期间和物联网设置装备摆设设计的三款全新处理方案:iNAND IX EM132嵌入式闪存盘、IX LD342 SD存储卡和IX QD342 microSD存储卡。

                什么样的数据架构才干满意ZB期间数据存储需求?

                图9:西部数据推出的面向产业和物联网使用的三款全新处理方案:iNAND IX EM132嵌入式闪存盘、IX LD342 SD存储卡和IX QD342 microSD存储卡。

                谈到公布这三款产业级产物的缘由,西部数据公司产物市场部总监张丹表明说,他们颠末对如今及将来ZB期间数据的剖析和研判后发明了数据的两个趋向:一是数据上云;二是算力下发。

                数据上云很好了解,算力下发便是指边沿盘算,当前会有越来越多的盘算才能会放在边沿端,也便是说边沿真个盘算才能会越来越强,边沿盘算加强后,会创立出许多新的贸易形式,比方主动笑容、无人商超、智能安防、主动驾驶、伶俐工场等等。这些不时变革的物联网和产业处理方案,都市及时天生海量的数据。因而,“为了适配加强的盘算才能,以及由该盘算才能推进的数据变革,我们推出了一些列共同边沿盘算的产物。”张丹指出。

                什么样的数据架构才干满意ZB期间数据存储需求?

                图10:西部数据公司产物市场部总监张丹在引见西部数据的系列产物。

                固然都是边沿存储的需求,但由于物联网和产业的使用场景太多了,而差别使用场景对存储的要求实在是纷歧样的。张丹依照存储要求的差别,将物联网和产业的使用场景分红了四类:

                一是基于图像,尤其是需求停止图像剖析的使用场景,比方安防、无人机、交通、穿着式摄像头号。该场景下存储器的任务负载十分大。它因此高码率的数据流、图像流,永劫间继续的写入。这对存储器件的带宽和写入寿命有肯定要求,或许黑白常严苛的要求。

                二是产业网关、产业主动化和主动修建使用场景。该场景下,能够没有高频的数据流的写入,但要求高牢靠性,由于存储器件任务的情况十分的严苛,器件能不克不及合适严苛的、湿润的或是多震、高海拔的等等不行控、不行抗,乃至是特别的使用场景,也要在设计中思索掩盖这局部的使用需求。

                三是物联网模块、伶俐医疗、主动售货、嵌入式数据等新兴使用场景。这类使用场景,将来不晓得会开展到什么水平,另有太多未知的范畴和数据链条能够要去讨论。

                四是数字标牌、贩卖点、控制平台等传统的使用场景。这类使用场景需求满意牢靠性、无效性、数据的互通性,以及跟平台的共同性等需求。

                总的来说,要想满意这些差别使用场景下的物联网和产业需求,存储产物需求满意温度、运用寿命、牢靠性等需求。

                随后,张丹细致引见了西部数据新推出的产业级存储产物。

                此中,iNAND IX EM132嵌入式闪存盘,是西部数据首款专为产业及物联网设置装备摆设使用而设计的e.MMC嵌入式闪存盘,搭载了西部数据高牢靠性的64层3D NAND技能,最大容量曾经提拔到256GB。该产物有两种版本的宽温范畴,辨别是-25°C至+ 85°C以及-40°C至85°C。

                她特殊提到,iNAND IX EM132嵌入式闪存盘是西部数据第一款基于3D技能的产业级产物,前两代产物都是基于2D的MLC。固然接纳的是3D TLC,但该闪存盘照旧连续了其2D产物需求的3000次PE循环,支持最新的e.MMC5.0规范,随机写入速率可达200M/s以上。同时,它也支持初级运转情况办理、热办理、智能分区、主动和手动读革新等特性,以及到达了JEDEC规范的数据坚持力。

                “颠末我们的设计,TLC可以到达3000次PE,但当在对历久性有更高要求的新兴使用场景种,我们还可以经过智能分区特性,将我们器件里的一局部或许全部复原成SLC,SLC的寿命或许读写次数可以到达10万次/100k。”张丹进一步表明说,“智能分区另有一个益处是,在复原SLC的进程中,可完成地道的物理分区或断绝。”·

                IX LD342 SD存储卡和IX QD342 microSD接纳的也是3D NAND闪存技能,SD存储卡最高可提供512GB的容量,microSD存储卡最高可提供256GB的容量。且都具有3000P/E循环,可支持产业和物联网设置装备摆设的存储需求。

                这两款产物同于具有运转情况办理和热办理等特性,同时在存储卡内址如了一种功用,即主控锁定,这在肯定水平上可以包管数据的平安性,只要跟主控对密乐成的主控才可以读取存储卡内的数据。如许就可以避免任何人都能读取大众摄像头内存储的数据。

                产物展现

                下面提到的这些新产物在这次闪存市场峰会的西部数据展台都有展现。

                什么样的数据架构才干满意ZB期间数据存储需求?

                图11:西部数据展现的IX LD342 SD存储卡和IX QD342 microSD产物。

                这两款存储器产物microSD卡只要食指指甲盖巨细,最高厚度为1.1mm。

                什么样的数据架构才干满意ZB期间数据存储需求?

                图12:与NXP协作的demo。

                该demo次要用来演示存储器曾经写入几多次,已经任务过的最高温度、最低温度和如今正在运转的温度。它另有多长的运用寿命,曾经启动了几多次等参数。

                什么样的数据架构才干满意ZB期间数据存储需求?

                图13:这里演示的是西部数据推出的ZNS SSD。

                该款ZNS SSD次要针对分区存储生态的,现在接纳的是TLC,将来将会接纳QLC。

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