HDD：“我还没死！”

shuszhao · 发表于 2019-6-30 15:28:15

「我还没死！」(I’m not dead yet.)这句话是电影《圣杯传奇》(Monty Python and the Holy Grail)的经典台词，恰好用来形容传统硬盘(HDD)的现况。尽管闪存(flash)的价格降低，加上固态硬盘(SSD)持续创新——部份原因来自于非挥发性内存(NVMe)，机械式硬盘仍有稳健发展的市场空间。

Objective Analysis首席分析师Jim Handy说：「很多人都说整个世界即将转向flash。但是，我并不这么想。硬盘其实在所谓『廉价和深入』(cheap and deep)储存方面仍有不错的发展空间。」而且，尽管flash大幅降价但并未反映在顶级储存媒体，NAND flash和硬盘之间仍然存在10:1的价格差距。他并指出，这样的差距「并不会太快消失。」

同时，随着储存阶层的层数增加，储存和内存之间的界限日益模糊。一旦它可用于高阶像DRAM或在低阶的机械式硬盘一样简单时，中间的flash也随之成长了，而且英特尔(Intel)也希望Optan在此占据一席之地。甚至磁带仍然是异地备份(offsite backups)的可行储存选，而且当今的处理器中也有多个快取。因此，Handy说：「只要你能用更多层让系统以更低成本运作地更好，那就没有理由去限制层数的增加。」

就像SSD如何从NVMe和NVMe over Fabric中受益一样，随着软件和部署架构演进，如何更智能地使用硬盘的方式也在发生变化。Western Digital最近宣布其分区储存(Zoned Storage)计划，利用硬盘作为云端和超大规模数据中心之储存设计的一部份。该架构包括迭瓦式磁记录(SMR) HDD结合新兴分区命名空间(ZNS)标准的NVMe SSD，以提供满足zettabyte (ZB)级储存需求的储存容量，以及更佳耐用性、可预测的低延迟以及服务质量(QoS)性能。

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Western Digital的分区储存计划将类似的数据归纳到更大的群组中，以组织工作负载，从而提高性能效率，并将循序数据写入SMR硬盘，同时利用NVMe SSD的进展。（来源：Western Digital）

根据Western Digital产品管理资深总监Eddie Ramirez表示，使用SMR HDD显示并非所有的新工作负载都需要NAND flash或甚至是Optane，而且仍然需要通用架构之外的其他选择。更多此类数据，例如视讯、物联网(IoT)、边缘和监视数据基本上都是连续的。他说，Zoned Storage计划将类似的数据归纳至更大的群组，以组织工作负载，从而提高性能效率，包括更有效利用在高达20TB硬盘上的可用储存，目前该公司的15TB Ultrastar DC HC620 SMR HDD已在大量出货中。

Ramirez表示，Western Digital同时耕耘SSD和硬盘市场。「我们看到了双方面市场的发展趋势。数据中心将继续存在SSD和HDD的发展空间。如果你看看目前NAND的容量有多大，就会知道它并未随着数据成长速度而扩增。」他说总会有需要结合使用二者的应用，而机械式硬盘的每TB成本将会一直远低于flash。

Ramirez表示，改变之处在于以往「一种容量、一种类型的HDD适用于所有类型」的典范不再适用了，因此，就像过去几年来SSD针对不同工作负载进行细分一样，必须为将在未来几年主导数据中心的工作负载优化特别打造HDD储存。十年前，进入云端数据中心的数据主要都是来自ERP系统的数据库——它非常有组织，但他说，当今的数据有着很大的不同。例如，它还包括了视讯串流监控数据，以及LTE实现的智能城市装置数据。「其中有许多都是连续的。这一类大型数据需要完全不同于以往数据库导向数据的储存方式。」

从某种意义上来看，Ramirez指出，在对象储存和软件定义储存的趋势下，装置本身就是用于数据中心的构建模块，这正是Zoned Storage计划的思考重点。此外，这些新工作负载中的大部分数据都可以循序写入，而SMR硬盘则能够在高容量硬盘上将这些数据更紧密地写在一起。但这并不表示实际的媒体层级没有什么真正的创新；相反地，架构中有更多的智能——就像NVMe开启使用flash的好处一样，因为在那之前都是使用HDD架构进行部署。

IDC企业基础架构实践研究副总裁Eric Burgener表示，Western Digital的Zoned Storage反映了这样一个事实：对于随机工作负载，flash显然更好，或者可能采用其他新的固态技术，如储存级内存，「但对于串流工作负载，硬盘其实提供了非常好的性能。」而且还更便宜，特别是当你想堆栈很多的时候——在企业级SSD中，flash仍然是30美分/1Gb。「如果您讨论的是像视讯等串流工作负载，或是不一定需要极低延迟的大数据分析，以及全串流式工作负载，那么硬盘能让你以更佳成本效益获得非常好的性能。」

Burgener表示，融合硬盘与SSD而成的新架构，不仅仅是一种对于数据量的响应，同时也反映数据类型的根本转变。相较于flash更善于处理经典数据(通常是较小且随机的工作负载)，近来与云端、人工智能(AI)、机器学习和深度学习有关的较新资料全然不同。「Western Digital使用Zoned Storage计划有助于定义一种新的硬盘定义，以因应NVMe和SMR HDD二者的结合。应用端和硬盘本身之间存在着智能层，基本上它可以告诉硬盘，『这是你期待的IO配置文件』然后再进入定义好的分区，使其能以最佳成本提供性能。」

希捷首席产品经理Sinan Sahin指出，除了在Facebook和Googles大力推动下，带动数据中心的储存需求之外，硬盘出货量持续大幅下滑，尤其是客户端装置。然而，在储存密度方面则仍有成长，特别是在云端和超大规模领域。他说，笔记本电脑、平板计算机和智能型手机中的所有SSD都用于储存等待备份到云端的数据，最终再储存至大容量的硬盘中。「我们可提供16TB的硬盘容量，而云端和超大规模数据中心的目标则在于降低每TB的价格，并尽可能地增加更多储存容量。」

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客户端装置的硬盘销售下滑，但数据中心与NAS的需求持续成长。Seagate为NAS提供了Ironwolf硬盘。（来源：Seagate）

事实上，Sahin表示，业界一直难以跟上数据中心的储存需求，而且对于需要现场、冗余储存的大小型企业来说，NAS也还有很多机会。他说，诸如监控等边缘运算应用也是硬盘的一个重要成长领域。

同时，各种研发致力于降低硬盘中的机械组件数量，一并减少了潜在的故障，从而有助于其媲美flash的可靠性，并带来了创新。还有其他更有效的数据写入方法，例如用于超大容量HDD的微波辅助磁记录(MAMR)技术，以及热辅助磁记录(HAMR)。虽然HAMR涉及新的材料科学，但MAMR使用自旋扭矩振荡器以产生微波场，增加以超高密度记录数据的能力，而不至于对可靠性产生任何负面影响。

Sahin表示，最终，数据的成长率以及所需的冗余取决于如何保持硬盘与创新需求的相关性。随着数据的增加和客户的更多创意应用，接下来的挑战在于如何提供更多的储存层。他说，「这正是我们致力于满足的需求，而且当我们达此目标后，还会看到更多的需求。」