什么是SMR磁盘？解读基于西部数据SMR的归档存储

Hardy 架构师技术联盟 

 

8月6日，UCloud联合西部数据正式发布新一代归档存储产品，该产品采用UCloud全新自研存储架构和西部数据的高密JBOD机型和SMR(叠瓦式磁记录硬盘)盘。新一代归档存储具备标准存储的可靠性，同时降低80%的存储成本，该产品提供最低价格的冷数据存储解决方案。

 

根据IDC的预测，在数字经济的浪潮之下，随着5G、AI、物联网等技术发展，全球年新增数据量到2025年将达175ZB，如果用市面上主流的8T硬盘来存储这些数据，需要230多亿块硬盘，如果每块硬盘的价格是1300元，那么存储这些数据需要30万亿元，大约相当于2019年中国GDP的三分之一。

 

 

那么，有没有好的存储解决方案来应对成本挑战呢？行业实践表明，随着时间推移，各类数据的访问量都会产生由热至温，由温至冷的转变，大约6个月后，绝大部分数据都会变成冷数据，在目前企业数据的冰山模型里，80%的数据量来源于冷数据。

 

由于数据存在这样由热至冷的变化特征，存储分层解决方案将有效地把冷数据移动到容量大，且廉价的存储介质上。归档存储最主要用于长期合规性存储、医疗科学资料、备份等场景，数据非实时读取等场景，大幅降低存储成本。

 

 

在数据生命周期内，需要一种多层存储机制来管理数据的爆炸式增长带来的数据存放问题，这要求存储系统不但要支持分层策略，而且要提供热、温、冷数据存储介质。西部数据提供从NAND、固态硬盘、硬盘、SMR磁盘在内的热、温、冷数据存储介质和平台在内的一系列产品，解决当下蓬勃发展的数据面临的性能、容量等需求，有效应对数据基础架构挑战。

 

针对热、温数据，西部数据提供的固态硬盘产品组合满足VDI热点风暴、数据库加速、频繁访问等绝大多数应用场景，SSD产品包括SN340高容量、SN640主流工作负载和最新款SN840 NVMe固态硬盘。

 

• UltrastarDC SN340 NVMe SSD：高容量，满足读密集型应用。

• UltrastarDC SN640 NVMe SSD：用于主流计算和存储应用。

• UltrastarDC SN840 NVMe SSD：旨在加速云计算、确保负载着关键业务应用的服务器运行。

 

针对冷数据，西部数据提供大容量的SMR磁盘，可以满足绝大多数海量冷数据应用场景。UCloud新一代归档存储产品正是结合西部数据SMR磁盘和技术创新，推出的企业归档存储产品，它将数据自动分层存储，来降低大量“冷数据”的存储成本，体现了归档存储最大的成本优势。

 

那么，UCloud新一代归档存储是如何降低存储系统成本的呢？我们可从以下六方面进行解读。

 

那就先要从西部数据的高密JBOD机型和SMR磁盘说起。在产品形态上，高密JBOD增加了单位空间的存储密度，节省空间成本。在存储介质上，SMR盘相较于传统CMR硬盘，最大的区别在于其磁道是按Zone呈现的叠瓦式分布，这种分布带来的好处是可以更高密度的存储数据。

 

以36盘传统机型为例，采用高密机型SMR盘后，单位机架的存储容量提升5.375倍，硬盘数量增加59%，单块硬盘存储空间提升150%。一直以来，西部数据作为SMR磁盘的主要推动者之一。

 

 

在技术创新上，从CMR到SMR的平稳过渡过程中，西部数据提供了生态系统和系统技术创新。包括能量辅助磁记录(EAMR)技术、业界领先的三阶寻轨定位系统(TSA)以及第六代HelioSeal技术等磁盘创新技术。

 

• EAMR技术和SMR一样，是用来提升磁记录存储密度的，只是SMR选择让相邻磁道部分重叠来增加磁道密度，而EAMR则是直接提升面密度，并通过一系列手段解决面密度提升后带来的技术难题。

   

• HelioSeal是磁盘封装技术创新技术，氦气密度是空气的1/7，用氦气密封硬盘可降低功耗、抖动并增加密度。西部数据发明并完善了这一技术，并且在交付这些硬盘方面一直是行业的领导者。

 

这些技术被扩展到强大的数据中心产品组合中，旨在提供更高的面密度和更低的总体拥有成本（TCO），以满足客户和市场的多样化需求。

 

 

在产品架构上，UCloud基于多年公有云分布式存储经验积累，采用新一代自研归档存储架构，使产品可以兼容SMR、CMR盘、双活高可用、支持上下电的IO调度、EC的灵活配置和磁盘故障自动化发现；充分利用高密机型SMR盘的硬件优势，并采用自研架构降低硬件成本。

 

在软件设计上，采用自主研发的磁盘上下电调度系统，极大降低电费成本，同时保障磁盘的寿命，使硬盘能耗降低近90%， 在纯写入场景下，耗能磁盘块数为原有的5%。

 

 

在可靠性上，新一代归档存储实现了存储节点双机头冗余，发生故障快速自动切换；通过采用大比例可灵活配置的EC，提高存储利用率150%；通过全链路的CRC校验，来全面保障用户数据的安全性，减少安全加固和系统故障带来的成本。

 

 

UCloud新一代归档存储系统主要面向三大类数据场景和九大应用场景。可广泛应用在多媒体归档场景、历史数据合规性场景、以及大数据/AI分析数据归档等场景中，随着5G到来，数据量的爆发，还将在更多行业、更多场景中得到应用。

 

 

SMR 磁盘技术已经成熟并得到普遍应用，UCloud新一代归档存储就是采用西部数据SMR 磁盘，在西部数据的平台技术与存储技术的加成下，共同完成存储功能设计、系统内核开发与硬件系统调试。实现超低成本、极低功耗以及可靠性的保障，推动企业冷数据的“热”发展。

 

自2020年3月起，西部数据推出的新款16TB和18TB Ultrastar DC HC550 CMR HDD已向部分超大规模数据中心和企业级OEM客户发货，其中客户包括Datto，Dropbox和DDN等。