西部数据OptiNAND 技术重塑磁盘架构,全面强化硬盘能力

作者:任新勃   【原创】   2021-09-18 10:25:22

关键字: OptiNAND 技术 西部数据

近年来,固态盘SSD替代机械硬盘HDD的观点一直争论不休。但是事实是,在很长时间内,SSD、HDD等存储介质将长期共存,根本原因是数据的爆炸式增长趋势仍在持续。

数据存储长期蓝海,存储介质需求旺盛

近年来,固态盘SSD替代机械硬盘HDD的观点一直争论不休。但是事实是,在很长时间内,SSD、HDD等存储介质将长期共存,根本原因是数据的爆炸式增长趋势仍在持续。包括来自人工智能(AI)/ 机器学习(ML)、区块链、传感器、5G 网络、联网汽车等新兴数据源驱动着这股增长浪潮。

IDC发布的全球DataSphere和StorageSphere预测,数据创建和复制的增长速度将超过已有的存储容量。也就是说目前现有的包括SSD、HDD、磁带以及光盘等所有的存储介质都利用起来也不能满足现有的数据量。而这些数据量正在驱动着存储厂商创新来打造更大容量、更高效、更可靠的存储设备。

而伴随着需求大于供给,所以我们看到,闪存市场在高速增长,磁盘市场也在高速增长。据 IDC 预测,至 2025 年,HDD 还将占企业级存储市场销售份额的 82%(以容量计)。从 2020 年到 2025 年,用于企业存储的 HDD 销量年复合增长率将高达 25%。对于 HDD 技术的投资,仍是不断满足全球数据增长需求的关键。

西部数据的创新之道——闪存增强型硬盘的OptiNAND 技术

西部数据数十年来深耕HDD和闪存领域,在这两种基础技术方面有诸多创新,SSD领域推出162 层 3D 闪存技术、CUA以及多位单元架构等创新技术,HDD领域拥有包括能量辅助记录(ePMR)技术、业界领先的三阶寻轨定位系统(TSA)以及第六代 HelioSeal 等硬盘技术。

 

西部数据OptiNAND 技术重塑磁盘架构,全面强化硬盘能力

 

面对企业级市场旺盛的数据存储需求,西部数据通过将行业领先的 NAND 闪存与世界一流的 HDD 基础技术完美结合并垂直整合,开发出用于闪存增强型硬盘的OptiNAND 技术。该技术重构的磁盘架构最大的优势是具备创新以及成长性,实现了磁盘提供更高的容量、性能和可靠性,并在下一个五年内,实现单块采用OptiNAND 技术的ePMR HDD容量达到50TB。全新的磁盘架构设计为超大规模云、云服务提供商(CSP)、企业、智慧视频领域的合作伙伴、NAS供应商等带来了一种大容量、高性能和高可靠性的存储解决方案,可应对当下及未来呈指数级增长的数据存储需求。

 

西部数据OptiNAND 技术重塑磁盘架构,全面强化硬盘能力

西部数据公司HDD业务部首席技术官车晓东博士

 

那么全新推出的OptiNAND 技术有哪些特点?能给企业带来怎样的价值?西部数据如何实现面向未来的海量存储的需求?西部数据公司HDD业务部首席技术官车晓东博士和西部数据公司副总裁兼中国区业务总经理刘钢分别就OptiNAND 技术和西部数据在中国市场的情况进行了介绍。

 

OptiNAND 技术不是HDD和SSD简单的结合,而是1+1远远大于2的能力

车晓东博士在采访中多次强调,OptiNAND 技术并非一种混合存储技术,而是一种重塑的磁盘架构设计——将西部数据的两种基础技术完美结合,推出一种创新且具备成长性的解决方案,为未来提升容量、 性能和可靠性奠定基础。“在以前的混合硬盘中,如果你存的数据在机械硬盘上,你就发现你的存储容量、性能等各方面跟以前的机械硬盘一模一样。而OptiNAND技术中iNAND的功能和容量不是给用户用的,是给硬盘内部用的。所有的用户数据都在磁碟上,而且在磁碟上的用户数据,整体都会享有性能和可靠性上的优势,整个硬盘的容量也会增加。” 车晓东博士这样解释OptiNAND技术。

从产品结构来看,采用了OptiNAND 技术的闪存增强型硬盘包含了两个部分,分别是iNAND UFS(Universal Flash Storage,通用闪存存储)EFD(Embedded Flash Device,嵌入式闪存盘)与旋转型磁碟介质。但是OptiNAND 技术的灵魂是算法和 SoC(System-on-a-Chip,单芯片系统)。通过对固件算法和 SoC进行革新实现了iNAND的设计和(硬盘)SoC更好的适配。

“全新推出的OptiNAND技术,集成了iNAND存储,允许iNAND更好地支持SoC,让SoC的设计更加有效,并加强了SoC的算法。OptiNAND技术汇聚了两种记录方式的优势,HDD与iNAND的集成实现了较以前的混合硬盘(Hybrid drive)所不能够实现的结果。总体来说,1+1在这个情况下远远大于2,具体体现三个方面的优势:第一,可以把ePMR硬盘的容量做得更大;第二,硬盘性能会增强;第三,也是非常重要的一点,硬盘的可靠性会相应增加。”

车晓东进一步解释到。

 

西部数据OptiNAND 技术重塑磁盘架构,全面强化硬盘能力

 

具体来说:

第一、容量提升的优势。首先,iNAND可以帮助增加磁道数量,即磁道密度(TPI),让我们在一个磁碟上存储更多的用户数据。而且,硬盘中许多本来需要放在磁碟上的元数据(metadata)现在可以放在iNAND上,让磁碟有更多空间服务用户。最后,iNAND的高效率大大增强了SoC的运算功能,让我们可以利用叠瓦式磁记录为用户提供更大的储存容量。iNAND对硬盘容量的提升可以概括为以上三个原因。

第二、性能增强的优势。在硬盘的使用当中需要记录一些操作的过程,比如针对相邻磁道的干扰,目前硬盘的操作方式是把这些干扰数据记录在磁碟的表面上,有了iNAND以后,这些操作和记录都会由iNAND来支持,这样磁碟可以把所有的注意力用在用户的数据上。另外,在写和存的时候,我们把很多磁碟上元数据的操作放在iNAND上,可以节约很多原本用来将硬盘工作数据写在磁道上的时间,用在服务用户的储存需求上。因为这些优势,以后硬盘的性能将会大大提高。

第三、可靠性增加的优势。闪存增强型硬盘拓展了西部数据的发展路径,OptiNAND技术带来了更高的可靠性,现在的硬盘在紧急断电时,需要用磁碟能量把DRAM数据安全储存好,因为这个过程依靠的是磁碟(旋转)里的动能,所以能够储存的数据是有限的。OptiNAND技术在(紧急断电)的情况下,相较于DRAM,可安全地刷写并保留近50倍的客户数据, “因为iNAND是非易失性的(non volatile),所以在有iNAND的情况下,断电以后很多数据都可以记录在iNAND里,我们可以省去很多操作,让硬盘的可靠性相比以前有了更大的提高。”

 

西部数据OptiNAND 技术重塑磁盘架构,全面强化硬盘能力

 

目前配备全新磁盘架构设计的首批产品借助西部数据业内首创的三阶寻轨定位系统(TSA)和HelioSeal™技术等领先技术,采用可靠的ePMR技术扩展容量,单碟容量已经高达2.2TB。目前,西部数据已向部分客户提供采用OptiNAND技术的新款九磁碟、20TB ePMR闪存增强型硬盘样品。

 

西部数据OptiNAND 技术重塑磁盘架构,全面强化硬盘能力

西部数据公司副总裁兼中国区业务总经理刘钢

 

西部数据持续加码中国市场,注入先进存储新动能

 

西部数据非常重视在中国市场上的投入。不仅在深圳有大规模、领先的磁碟生产工厂,生产的磁碟可以用于企业级、PC级、还有消费级的产品。另外,在上海闵行,还有基于闪存技术的、大规模的生产工厂。2021 年 7 月 23 日,作为西部数据公司下属全资子公司,晟碟 半导体(上海)有限公司上海工厂三期厂房扩建项目正式竣工。作为西部数据公司除深圳工厂之外另一在华大型工厂,此次扩建规模约为 11,800 平方米,扩充了先进的产品制造设施和以产品为中心的技术研发设施,这意味着西部数据有能力从技术和产能上进一步满足中国市场庞大、多样化且不断增长的需求。

 

西部数据OptiNAND 技术重塑磁盘架构,全面强化硬盘能力

 

“除了生产投入以外,其实为了更好地支持客户和合作伙伴,让他们更好地采用不论是硬盘还是闪存技术,我们在浦东建了解决方案赋能中心,搭建了真实的应用场景,允许我们跟客户一起工作,来测试优化系统级、方案级产品。这是在生产研发上的投入。” 刘钢分享到。

目前国内包括百度云、字节跳动等在内的头部云服务商都看好对此次发布的OptiNAND技术支撑的新型闪存增强型硬盘,非常期待这个产品能够进一步助力数据中心的拓展,对新基础架构能够有所帮助。新华三集团副总裁、计算存储产品线总裁陈振宽表示:“这一创新的磁盘架构设计是西部数据优势和能力的延伸,为存储市场注入了全新的动力。一直以来新华三集团与西部数据公司保持着良好的合作关系,我们非常期待这次的OptiNAND 技术成果能够更好地满足未来的存储需求。”

 

西部数据OptiNAND 技术重塑磁盘架构,全面强化硬盘能力

 

西部数据将持续与头部客户保持紧密合作,加大创新研发投入,加快创新技术落地,赋能传统和新一代超大规模数据中心以及 5G、AI、边缘计算等新兴应用场景,用优质的产品及服务推动数据生态基础设施朝着低碳增效的方向健康发展。

 

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