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泽字节时代 数据中心为何选择固态硬盘

随着5G、云计算、AI、智慧物联等新兴产业的崛起和发展,全球产生的数据量也在成倍堆积。从2010年全球数据存储总和首次突破1泽字节,即1ZB(约等于1万亿GB),人类正式跨入泽字节时代。直到2019年,全球产生数据总量达45ZB,10年时间内,全球数据量翻了接近45倍,可以说,数据已经从数字化生活的副产品转变为全球经济的驱动引擎了。

01 泽字节时代数据中心业务的变迁 企业级固态硬盘崭露头角

在数据引擎的背后,作为绝对核心的、用作存储数据的硬盘产品,也同样发生着新的革命。众所周知,基于数据中心特殊的工作性质,即以数据存储为主,弱化性能,冷数据占据绝大比重的情况,以及成本考量,在过去的数十年内,采用机械结构的硬盘,成为了绝对的主力产品,尤其是伴随着SMR叠瓦技术的诞生,将机械硬盘更大容量更低成本的优势发挥的淋漓尽致。

三星860DCT固态硬盘

可随着新兴产业对于数据交互的应用和变化,数据中心的工作重点也开始从以数据存储为核心,冷数据占据绝对大头的常规“数据仓库”,开始转向更多的数据调用,人机数据交互,以及更高频数据读写,强调更高性能的智能数据平台。

从数据中心的定位变化可以看到,在进入泽字节时代之后,用于存储数据的核心,即硬盘在功能定位上也有了新变化,能够满足智能数据中心高性能、更智能以及稳定性等特定需求的企业固态硬盘正式崭露头角,并迅速在各大数据中心开始普及。

02 三星860DCT的诞生以及突出特点

在产品端,以三星为主的一线存储厂商,也纷纷研发了基于泽字节时代,数据中心新硬盘需求的企业级固态硬盘产品。其中,延续三星消费级存储产品经典系列860的企业级存储产品,三星860DCT固态硬盘,成为了众多数据中心和企业用户重点部署的拳头产品。

标准SATA接口

三星860DCT,具体而言,主要有二个突出特点。

一个是端到端的高度集成化,保证了三星860DCT性能的稳定。

三星860DCT,延续着三星品牌存储一贯的产品风格,即高度集成化,主控上采用三星研发的代号为MARU控制器,这是一款较为先进的自研控制器,用于多款三星旗下企业级固态硬盘之中;在颗粒上则是应用了三星全新一代V-NAND技术加持的3BitMLC NAND颗粒;至于缓存上,根据容量的差异性,三星分别设计了4GB、2GB和1GBSamsung Low Power LPDDR4的DRAM,进一步加速数据存储。

从主控制器,到闪存颗粒,乃至缓存芯片,主要控件的高度统一和集成,为三星860DCT提供了较为稳定可靠的性能保障。

另一个则是高标准的读写、延迟、功耗等核心数据。

根据官方提供的数据,以及笔者实测,三星860DCT最大顺序读取速度能达到550MB/S,最大顺序写入速度则能稳定在520MB/S,更为关键的随机性能方面,最大4k随机读取在98,000iops,最大4K随机写入稳定在19,000iops。

延迟方面,同样根据官方数据和笔者实测,在FIO2.18测试下,三星860DCT4KB的读写延迟时间为分别为150us和55us。

至于功耗方面,笔者手上这款960GB容量大小的三星860DCT,读取和写入的工作功耗分别为1.94W和2.89W,至于待机状态下,功耗仅为1W左右。

读写、延迟和功耗等三个核心参数上,三星860DCT的表现还是十分出众和让人兴奋的,尤其是面对企业级存储,高负载高密集性的持续性读写压力下,高性能的读写,较低的延迟,以及可控的功耗,不仅能够保证产品的正常运转创造价值,也是企业节约成本提升效应的好的选择。

03 三星860DCT创新技术:热管理、写入放大缓解机制

除了以上两大特点之外,三星860DCT还有两大创新机制,即热管理技术以及写入放大缓解机制。

热管理机制

基于企业用户长久读写的功能需求,企业级固态硬盘对于硬件内部的电源管理、智能机制、功耗监控等功能有着更高的规范和标准。

其中,对于热量的管理,功耗的控制,无疑是重中之重。

众所周知,在高密度高负载的企业级应用场景下,硬盘等组件避免不了的、会长久持续处于高温状态,硬盘的耐热程度以及热量管理技术的高低,则直接影响到整个服务器的正常运转。

为了进一步解决硬盘的散热问题,三星自研了DTT技术,所谓的DTT技术,翻译过来就是动态热保护技术,这个技术主要分为两个阶段,第一阶段,以83℃为阈值,即当860DCT内部的核心颗粒温度达到83℃时,将进入动态热保护状态,系统将延迟数据的写入、读取等命令,避免NAND重复操作,用以保护数据和硬盘寿命。直到,温度降至阈值以下,860DCT才会完成恢复性能。

第二阶段,以85℃为阈值,当内部NAND颗粒温度达到这个阈值时,系统将按照性能最小化运行,直到系统温度恢复;如果恢复到第一阶段的阈值区间,那么系统会按照既定的规则,进行性能控制,直到温度回归到正常工作范围。

基于这种阶梯状态的热度阈值控制,能够有效的延长860DCT的使用寿命,同时避免高温状态下强行读写,导致数据丢失。

写入放大(WA)缓解机制

熟悉固态硬盘的朋友们,可能都知道,影响硬盘寿命的因素有很多,其中固态硬盘内部的写入放大机制(WA),可以说是不容忽视的重要一环。尤其是对于高负载高密度,不间断读写的企业级固态硬盘而言,写入放大带来的闪存磨损以及性能缺失,影响更为深远和剧烈。

三星860DCT在研发之初,便在OP空间上进行了设定,大容量的OP空间,即Over-provisioning,能够有效的缓解WA,其原理简单理解便是,随着OP空间的加大,每个闪存块有效数据便越少,垃圾数据越多,从而导致需要重写的数据量更少,进而缓解了写入放大的产生。

在大容量OP加持下,缓解了WA机制,避免了更多的闪存磨损,从而延长了整体硬盘的使用寿命。

04 比对消费级EVO860DCT的优势

不同于消费级固态硬盘的轻负载短暂性工作场景,企业级固态硬盘从设计到应用上,都是定位于高负载高密度、严苛复杂的企业级环境下进行生产和制造的。即使都是860系列,860DCT有着860EVO不具备的性能和设计优势。

首先是工作环境下,基于创新性的DTT动态热保护技术,三星860DCT能够保持在70摄氏度室温下,7*24小时不间断高密度高负载的持续性读写,这是普通消费级固态硬盘无法逾越的鸿沟。

其次,技术层面,三星860DCT内置的大容量OP空间,能够有效的缓解WA即写入放大,防止闪存磨损,进一步延长固态硬盘整体的寿命;而普通的消费级固态硬盘产品,基于成本和技术的考量,并没有进行大规模OP空间的留存,随着写入量的不断增大,WA的升高,固态硬盘实际寿命会显著降低。

最后,在产品故障和售后保障上,三星860DCT固态硬盘严苛的设计标准,以及内置的创新机制,使得产品的平均的故障间隔时间达到了150万小时,同时三星为之提供了5年有限保修,或是349TBW写入量保修,足以满足数据中心对于硬盘持续稳定、高度耐久的硬件需求。

349TBW写入量

05 总结:三星860DCT将成为数据中心大规模部署的神器

随着消费级固态硬盘市场需求的饱和,以数据中心为代表的企业级用户,逐渐成为固态闪存市场的新的需求爆发点。作为数据存储行业先行者,三星品牌存储一直致力于帮助企业用户、数据中心以及服务器端,并提供各种数据存储的解决方案,用以支持大规模的关键业务应用和带宽密集型工作负载。

三星860DCT凭借着端到端集成带来的稳定表现,创新性的热管理和WA缓解机制,以及高度耐久稳定存储的性能表现,必将成为数据中心以及企业用户,大规模部署的存储利器。


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