新型資料中心,風口上的“新儲存”

dobigdata發表於2021-09-06

7月4日,工業和資訊化部印發了《新型資料中心發展三年行動計劃(2021-2023年)》(以下簡稱《計劃》),計劃用3年時間,基本形成佈局合理、技術先進、綠色低碳、安全可靠的新型資料中心發展格局。

新儲存、新網路、新計算、新能源作為新型資料中心的四大元件,儲存承載資料,網路傳輸資料,計算處理資料,能源低碳保障資料中心執行。筆者認為,除了網路快速發展、算力突飛猛進這些顯性建設,儲存將成為“新型資料中心”目標得以實現的突破重點。

新型資料中心,風口上的“新儲存”

從新型資料中心IT架構認識儲存

儲存 ≠ 硬碟。資料中心的儲存承載的是千行百業的高價值資料,資料不能丟、訪問不能停、訪問不能等是資料中心儲存的關鍵特徵。單個硬碟的容量、可靠性、效能不足以滿足高價值資料對儲存的訴求。

資料中心的儲存是軟硬體一體的專用裝置,管理一堆不可靠、效能有限、容量小的硬碟,構成高可靠、高效能、大容量的專業儲存系統。

資訊化時代發展起來的IT系統是政府、企業高效穩定執行的核心繫統,業界稱為穩態應用。數字化時代,移動網際網路、高效能運算、大資料、AI為千行百業注入了新的發展動力,敏捷、彈性、智慧是其核心特徵,業界稱為敏態應用。資料中心進入穩態+敏態的雙模IT架構時代。

新型資料中心,風口上的“新儲存”

穩態應用對儲存的訴求是7×24小時的高效執行。SSD(快閃記憶體盤)的可靠性是HDD(機械硬碟)的10倍,效能是HDD的100倍,因此全快閃記憶體儲存正在發展為穩態應用的儲存首選。

網際網路、高效能運算、大資料、AI等敏態應用的核心是從海量資料中挖掘資料價值,對海量資料儲存的訴求是海量擴充套件、高效能、一份資料同時支撐高效能運算、大資料、AI多樣化分析應用(HPDA)。海量擴充套件、高效能、多協議互通的分散式HPDA儲存成為敏態儲存的創新熱點。

由上可見,各種創新的儲存技術正在成為數字化轉型的關鍵動力,除了網路快速發展、算力突飛猛進等顯性建設,儲存將成為“新型資料中心”目標得以實現的突破重點。

首先,1:1同步建設儲存和算力,是算力提升賦能行動實施的關鍵

新型資料中心算力提升賦能行動的目標是加速千行百業的數字化轉型。數字化轉型的關鍵除了強大的算力,更重要的是海量的資料資產。全球領先國家都已經制定了國家資料戰略,未來的大國競爭將是資料的競爭。

2020年統計報告顯示,已開發國家美國在儲存、計算的匹配比例(算力:容量)為1:1,相比而言,中國在儲存、計算的比例僅為1:2,比例嚴重地失衡,說明我們的資料資源還不夠豐富。

隨著國家資料戰略的快速實施,可以預見中國千行百業資料資產將快速發展。因此新型資料中心在建設強大算力的同時,更需要同步建設承載海量資料的儲存,為國家資料戰略的實施奠定堅實基礎。以已開發國家當前的存算比例為參考,建議新型資料中心儲存、計算採用1:1比例。

新型資料中心,風口上的“新儲存”

第二,全快閃記憶體儲存促進關鍵裝置產業鏈穩固增強,帶動資料中心升級

工信部發布的新型資料中心重點任務之一是資料中心關鍵裝置產業鏈穩固增強。作為資料中心IT棧的基礎,儲存是獨立自閉環的裝置,採用標準的讀寫訪問協議,開放相容資料中心網路、計算層應用,最容易實現產業鏈穩固增強。

正如前面所述,SSD憑藉高效能、高可靠的特性,已經成為業界發展的趨勢。全面推進SSD(矽介質)替代HDD(磁介質),矽進磁退,將幫助穩固增強新型資料中心產業鏈的同時,實現資料中心儲存的全球領先優勢。國內已經有儲存廠家實現了穩固的全快閃記憶體儲存產業鏈。

IDC中國外接儲存市場報告資料顯示,2020年,全快閃記憶體儲存的中國市場佔比達到18.9%,增速達到24.0%,高於全球市場的平均增長率17.5%;但相比於全球佔比達到39.9%的市場情況來看,中國市場仍需加快全快閃記憶體儲存的應用。

IDC全球預測認為,2020到2024年全快閃記憶體儲存將以7.5%的年複合增長率增長,佔2024年外接儲存市場的一半以上。因此,為了助力新型資料中心產業鏈穩固增強,建議新型資料中心要求全快閃記憶體儲存佔比50%。

第三,全快閃記憶體儲存、分散式HPDA儲存、儲存資源池,將大大促進綠色低碳、碳中和目標的實現

新型資料中心另一重點任務是綠色低碳發展,引導新型資料中心走高效、清潔、集約、迴圈的綠色發展道路。根據2019年《點亮綠色雲端:中國資料中心能耗與可再生能源使用潛力研究》報告,2018年中國資料中心總用電量為1609億kWh,預計2024年將達3000億kWh,年均增長率10.6%。作為IT三大件(伺服器、網路、儲存)之一,預估資料儲存裝置耗能為194億kWh,約佔我國資料中心總能耗的12%。隨著新型資料中心的PUE降低,IT裝置尤其是儲存裝置的能耗佔比將變得更為重要。

新型資料中心,風口上的“新儲存”

提升資料中心能源利用效率主要有兩個方向:一是降低資料中心PUE,PUE的降低代表了資料中心空調製冷等支撐裝置的能耗佔比降低。二是提升IT裝置的能源利用效率,資料中心IT裝置高效節能是數字經濟長遠可持續發展的重要保障。新型資料中心除了PUE,應該考慮單位儲存容量能耗(W/TB)納入資料中心綜合能源評價標準。

SSD快閃記憶體盤不僅如前所述具備高效能、高可靠的特點,同樣具備綠色節能的巨大優勢。最常用的高效能SAS(1.2TB)機械硬碟組成的儲存系統典型功耗約10.6W/TB。由於快閃記憶體盤去掉了機械機構,增加了儲存密度,能耗顯著低於機械硬碟。以常用的SSD(3.84TB)快閃記憶體盤為例,其組成的儲存系統典型功耗約5.3W/TB,可降低約50%能耗。因此,新型資料中心要求全快閃記憶體儲存佔比50%,將不僅助力新型資料中心產業鏈穩固增強,更將極大促進新型資料中心的綠色低碳發展。

如前所述,全快閃記憶體儲存正在發展為穩態應用的儲存首選。而適用於敏態應用的海量擴充套件、高效能、多協議互通的分散式HPDA儲存,同樣是綠色低碳資料中心儲存建設的關鍵。因為HPDA儲存將原來HPC(高效能運算)、大資料、AI的多個重複資料孤島,整合為一套高密度儲存,大幅提升儲存利用率。

在資料中心整體架構層面,傳統的建設模式是以應用為中心的煙囪IT。現在,資源池化的建設模式正在成為業界大勢。儲存資源池統一提供不同效能、可靠性等級的儲存資源,並實現資料在熱溫冷儲存之間的自動分級流動,從而最大程度在資料中心層面實現資源共享、綠色低碳。同時特別值得一提的是,隨著雲轉型的深入,全球CIO們開始思考如何有效管理多種雲平臺形成的雲孤島。建設資料中心統一的多雲管理平臺、多雲共享的IT硬體資源池,成為CIO們共同的願景。一池多雲的IT架構,將大幅提升IT硬體利用率,幫助CIO降低資料中心成本的同時,也將極大促進新型資料中心的綠色低碳發展。

最後,儲存安全認證、災備資料保護將為新型資料中心提供安全可靠保障

安全可靠保障是新型資料中心建設另一重點任務,包括提升網路安全保障能力、提升新型資料中心可靠性兩個方向。

經過多年的發展,儲存圍繞“三不兩永遠”(資料不洩露、資料不被篡改、資料不丟失、業務永遠線上、訪問永遠合規),已經構建了完善的網路安全技術體系,國家也制定了針對儲存的網路安全標準體系。

新型資料中心,風口上的“新儲存”

然而,針對分類儲存裝置,我國還沒有形成強制的網路安全等級認證要求。實際資料中心儲存上線前,並沒有強制開展風險評估、隱患排查。因此,制定各類儲存裝置的強制網路安全等級認證要求,是3年內達成提升新型資料中心網路安全保障能力的關鍵舉措。

提升新型資料中心可靠性,增強新型資料中心防火、防雷、防洪、抗震等保護能力,關鍵是資料中心災備能力的建設。一方面是兩地三中心、多活資料中心災備技術的研究,另一方面更關鍵的是災備資料中心的建設。

2019年,《資訊保安技術 網路安全等級保護基礎要求》GB/T 22239-2019,針對應用和資料安全規範了基礎設施災備保護技術和管理要求。然而,我們還沒有形成針對各行業的細分資訊系統災備建設要求,導致影響資料中心實際災備建設嚴重不足。美國資料保護在儲存投資中佔比達到34%,而中國只有8%。因此,制定關鍵行業各類關鍵應用的強制災備等級認證要求,是3年內達成提升新型資料中心可靠性的關鍵舉措。

以資料為中心,構建新型資料中心“新儲存”

新儲存、新網路、新計算、新能源是新型資料中心的靈魂。《新型資料中心發展三年行動計劃(2021-2023年)》的三大重點任務(產業鏈穩固增強、綠色低碳發展、安全可靠保障),將全面推進新型資料中心新儲存的發展。

全快閃記憶體儲存、分散式HPDA儲存、儲存資源池、儲存安全認證、災備資料保護,將構建“5新”儲存,奠定新型資料中心綠色節能、安全可靠的資料基礎設施。同時建議:

  1. 新型資料中心儲存、計算匹配比例(算力:容量)為1:1;

  2. 新型資料中心全快閃記憶體儲存佔比50%;

  3. 單位儲存容量能耗(W/TB)納入資料中心綜合能源評價標準;

  4. 制定各類儲存裝置的強制網路安全等級認證要求;

  5. 制定關鍵行業各類關鍵應用的強制災備等級認證要求。

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