如今隨著第二代QLC的上市，戴爾也正式引入了QLC SSD，這背后究竟有哪些“考量”?今天就來談?wù)勔隥LC的原因。
毫無疑問，數(shù)字化正在改變整個世界，而數(shù)字世界的底層支撐，在今天已演變成為數(shù)量龐大且不斷產(chǎn)生、匯集、運算的非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)。隨著企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的加速，數(shù)據(jù)已成為重要的新型生產(chǎn)要素，未來所有的場景都會以數(shù)據(jù)為驅(qū)動，而這些海量非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)價值潛能的挖掘，則必須依賴強(qiáng)而有力的存儲系統(tǒng)。
在此背景之下，全閃存儲成為市場新的技術(shù)趨勢。根據(jù)IDC數(shù)據(jù)顯示，2021年中國全閃存儲實現(xiàn)26%的增長，占據(jù)19%的市場份額。其中，近36%的全閃存儲產(chǎn)品需求來自金融行業(yè)，同時制造、醫(yī)療、能源行業(yè)也在逐漸增加對全閃存儲產(chǎn)品的購買。尤其是隨著NVMe技術(shù)發(fā)展和SSD存儲介質(zhì)價格的下降，更多的行業(yè)將會使用全閃存儲產(chǎn)品來構(gòu)建或升級數(shù)據(jù)中心。
也正因此，戴爾科技集團(tuán)日前宣布專為非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)而生的PowerScale率先引入QLC SSD，希望能夠更好地助力行業(yè)客戶解決海量非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)所面臨的實時分析等挑戰(zhàn)。此舉不僅能夠進(jìn)一步降低企業(yè)部署全閃存儲的整體TCO成本，讓全閃存儲的落地和普及變得更加容易，由此釋放海量非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)潛能，從而加速企業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型，背后的價值和意義無疑深遠(yuǎn)而重大。
引入QLC背后三重考量
事實上，作為數(shù)字經(jīng)濟(jì)中的新型生產(chǎn)要素，數(shù)據(jù)在過去幾年時間里不但呈現(xiàn)出了爆發(fā)式的增長，其關(guān)鍵性更被提到了前所未有的位置。此前IDC也曾預(yù)測，到2025年產(chǎn)生的數(shù)據(jù)規(guī)模將達(dá)到180ZB，其中來自中國的數(shù)據(jù)有41ZB，而這一規(guī)模在2020年僅為全球64ZB、中國14ZB，而為了存儲和處理這些隨處產(chǎn)生的海量數(shù)據(jù)，存儲介質(zhì)的變革也就變得至關(guān)重要。
可以看到，目前SSD的存儲密度和容量越來越大，同時NAND閃存也從之前的SLC、MLC逐漸轉(zhuǎn)向TLC和QLC，其中QLC于2018年誕生，在三年前正式規(guī)模化商用以來，就受到了整個市場的高度關(guān)注。在戴爾科技集團(tuán)大中華區(qū)存儲產(chǎn)品經(jīng)理岑廣?？磥?，PowerScale在這個時間節(jié)點引入QLC，也主要是出于以下三個方面的考量：
一、從市場的發(fā)展看，NAND 閃存歷經(jīng)了SLC、MLC、TLC和QLC四個階段，而QLC是繼TLC后3D NAND的第四代存儲方式，也是當(dāng)前最新一代的閃存技術(shù)。從原理上來說，QLC的每個單元可儲存4個數(shù)據(jù)(4bit/cell)，也就意味著與前三種閃存相比，QLC閃存可以在同等的die面積上，存儲更多的數(shù)據(jù)，也就擁有了更高密度、更大容量、更低成本的優(yōu)勢和特點。
因此，在企業(yè)級存儲市場中，QLC SSD的規(guī)?；慨a(chǎn)會帶來更低的價格和更高的性價比。使其更適用于AI計算、機(jī)器學(xué)習(xí)、實時分析等應(yīng)用，從而進(jìn)一步拓展全閃在更多要求時效的應(yīng)用場景的廣泛使用。Gartner此前的預(yù)測中也認(rèn)為，到2024年，產(chǎn)能升級中大約有超過1/4將會源自QLC SSD。
二、從應(yīng)用需求看，目前包括金融、廣電媒體娛樂以及EDA設(shè)計等行業(yè)，由于日常要處理大量人工智能、機(jī)器學(xué)習(xí)以及海量的非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)實時分析等業(yè)務(wù)，因此他們需要部署全閃存儲來化解這些挑戰(zhàn)，這也導(dǎo)致QLC SSD受到了市場的青睞。
“這些行業(yè)的一個重要特點就是性能要求高，同時存儲容量也比較大，過去都是采用很多節(jié)點使用許多HDD硬盤并發(fā)吞吐來搭建系統(tǒng)，但隨著全閃存儲的發(fā)展，尤其業(yè)界一些知名的閃存盤供應(yīng)商提供了不少企業(yè)級的QLC SSD的產(chǎn)品和方案，這樣就讓QLC SSD應(yīng)用到新興的工作負(fù)載中變?yōu)榭赡?，同時更使得他們部署全閃存儲節(jié)點時也有了更多的選擇。”岑廣海說。
三、從技術(shù)趨勢看，無論是結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，還是海量非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)中，從混閃到全閃部署的轉(zhuǎn)變也是新的技術(shù)趨勢，而QLC SSD這樣的閃存介質(zhì)能幫助這種轉(zhuǎn)變提速。
“
岑廣海：
“在非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)領(lǐng)域，QLC SSD的引入會讓更多的行業(yè)用戶在構(gòu)建數(shù)據(jù)湖的過程中從目前采用混閃節(jié)點過渡到全閃節(jié)點，這將是未來的一個重要發(fā)展。
背后的原因是，數(shù)據(jù)都是有不同的“熱度”，對應(yīng)的存儲就可以采用分層的方式來實現(xiàn)金字塔式的數(shù)據(jù)生命周期管理。過去由于價格相對較高，很多用戶只能針對少量的熱數(shù)據(jù)采用全閃節(jié)點，而更多的溫數(shù)據(jù)和冷數(shù)據(jù)通常都是采用不同類型的HDD硬盤。而未來有了QLC SSD之后，分層數(shù)據(jù)湖的理念會更加被市場接納，更多的熱數(shù)據(jù)、溫數(shù)據(jù)可以用性價比很高的QLC SSD保存起來，從而更加有效地管理好企業(yè)的整個數(shù)據(jù)生命周期，并能更大程度、更高時效地挖掘這些數(shù)據(jù)潛藏的商業(yè)價值。”
由此可見，快速增長的非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)量超乎人們的想象，而要化解這種挑戰(zhàn)，利用存儲介質(zhì)帶來變化和優(yōu)勢，無疑是一個重要的方向，而QLC SSD無論是從市場前景、應(yīng)用需求還是技術(shù)發(fā)展趨勢來看，未來在全閃存儲部署中扮演更加關(guān)鍵和重要的角色，也將是大勢所趨。
PowerScale加持QLC
也正是洞察到這種變化，戴爾科技集團(tuán)在其旗下的PowerScale中率先引入QLC SSD，其中PowerScale F600和F900這兩款支持NVMe的節(jié)點提供了15TB和30TB兩種QLC SSD的選擇。
特別是30TB的QLC SSD將提供PowerScale產(chǎn)品組合中密度最高的閃存。單個PowerScale F900節(jié)點就可支持高達(dá)736TB的原始容量或者900TB的有效容量(每個節(jié)點都開啟數(shù)據(jù)縮減的情況下)，而整個存儲集群容量更提高至高達(dá)186PB，這將是以前最大容量的兩倍。由此可以更好地幫助行業(yè)客戶化解海量非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)帶來的挑戰(zhàn)，具體來看：
首先，在性能方面。
我們知道，隨著存儲介質(zhì)上每個單元存儲的數(shù)據(jù)不斷增多，盡管容量得到了提升，但市場上更多的關(guān)注點，還是其背后的性能和耐久性都會有所損失，但從TLC向QLC的切換過程中，PowerScale通過其存儲系統(tǒng)整體性能的優(yōu)化，使得使用QLC SSD的節(jié)點的性能和使用TLC SSD的節(jié)點維持在了同一個水平。
岑廣海表示，性能對于行業(yè)客戶而言確實是非常關(guān)鍵的，但是，考察存儲的性能不能只局限于介質(zhì)的性能表現(xiàn)，而應(yīng)該從存儲的整體表現(xiàn)來進(jìn)行衡量。從戴爾內(nèi)部的測試結(jié)果來看，PowerScale使用同樣容量的QLC SSD的節(jié)點和使用TLC SSD的節(jié)點，其在性能方面的表現(xiàn)是一樣的。之所以有這樣的結(jié)果，是因為PowerScale在系統(tǒng)性能優(yōu)化方面下了很多的“功夫”。
“PowerScale本身是一個橫向擴(kuò)展，且通過多個節(jié)點和高速網(wǎng)絡(luò)連接組合而成的存儲集群系統(tǒng)，因此在實現(xiàn)讀寫功能時，或者說當(dāng)有一個文件進(jìn)來之后，PowerScale會把文件進(jìn)行切片，然后分散給到所有的節(jié)點，讓節(jié)點自己去實現(xiàn)落盤——而背后代表的含義就是，數(shù)據(jù)不會只單獨寫到每一個節(jié)點之中，而是所有相關(guān)節(jié)點的多塊存儲介質(zhì)分散地寫，這樣性能就得到了保障。
在此基礎(chǔ)上，PowerScale還有一個NVDIMM系統(tǒng)，也就是說它提供非易失性內(nèi)存的能力，因此當(dāng)數(shù)據(jù)寫入每個節(jié)點之中時，并不是直接落盤，而是先落在每個節(jié)點的NVDIMM里，等在NVDIMM中攢夠了一批再落盤。這樣無論是TLC或者QLC的SSD，對PowerScale而言幾乎都是沒有任何區(qū)別的，由此也最大化的利用了存儲介質(zhì)性能，并保證了對整個存儲系統(tǒng)寫操作的性能發(fā)揮。”岑廣海說。
其次，在性價比方面。
在性能和TLC SSD保持相同的情況下，QLC SSD最大的優(yōu)勢體現(xiàn)在，它每TB的價格會比現(xiàn)在降低20%。和傳統(tǒng)的存儲銷售方式不一樣，PowerScale是按照節(jié)點來銷售的，因此存儲介質(zhì)成本的降低，就會帶來同等容量規(guī)格的節(jié)點構(gòu)成的存儲集群成本的降低，或者同等容量的集群因采用更高密度的節(jié)點而帶來成本的降低。這些都能整體上降低企業(yè)的TCO成本。
最后，在大容量全閃存儲系統(tǒng)方面。
高性價比的QLC SSD的引入也會推動大容量全閃存儲系統(tǒng)的落地和普及。
可以簡單計算一下，以PowerScale F600為例，其支持最低3個節(jié)點起步，那么當(dāng)采用15TB的QLC SSD之后，整個存儲系統(tǒng)最低支持的容量就是360TB的裸容量;而PowerScale F900，如果采用30TB的QLC SSD，最小配置也是3個節(jié)點，這個最小配置的存儲系統(tǒng)支持的容量卻可以高達(dá)2160TB的裸容量，相當(dāng)于提供了2個PB的容量。而上面的這些最小配置，后續(xù)都可以根據(jù)業(yè)務(wù)需要，按需靈活地一個一個節(jié)點地增加，從而線性地擴(kuò)展系統(tǒng)容量和性能。因此無論是對于何種規(guī)模的企業(yè)，能夠提供非常靈活的高密度大容量的全閃系統(tǒng)，同時也能夠節(jié)約更多的空間和能耗。
更為關(guān)鍵的是，PowerScale由于是橫向擴(kuò)展系統(tǒng)，未來企業(yè)也可以在整個存儲系統(tǒng)中，隨著數(shù)據(jù)的增加不斷擴(kuò)充新的節(jié)點，或者加入其他更低成本的節(jié)點來保存冷數(shù)據(jù)。這樣在同一個系統(tǒng)中就能實現(xiàn)分層數(shù)據(jù)湖的整個生命周期管理。這不僅是最科學(xué)的按數(shù)據(jù)價值來進(jìn)行的存儲投資，同時，也能大幅簡化企業(yè)非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的管理，因為同一集群的分層數(shù)據(jù)可以根據(jù)規(guī)則在集群內(nèi)自由智能流動，而無需人工干預(yù)。
釋放非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)潛能
當(dāng)然，也要看到盡管QLC技術(shù)落地已經(jīng)過去了幾年時間，針對QLC技術(shù)的生態(tài)系統(tǒng)也在不斷完善，但市場上對QLC技術(shù)依然有些“擔(dān)憂”或者誤解，主要集中在兩個方面，即性能和壽命。
針對性能，上文已經(jīng)有所涉及，對于基于QLC的SSD產(chǎn)品，目前SSD的供應(yīng)商其實也正在通過多種技術(shù)對性能進(jìn)行補償，比如多通道，多die，利用高并發(fā)對性能進(jìn)行補償?shù)?而PowerScale本身也在存儲系統(tǒng)整體的性能優(yōu)化方面進(jìn)行創(chuàng)新，使得QLC的性能表現(xiàn)了取得了和TLC一樣的成績。
針對壽命，有 數(shù) 據(jù) 顯 示:從 SLC-MLC-TLC-QLC， 其可擦寫的次數(shù) P/E(一次完整 NAND 全盤寫入)從10萬次、30000-1萬次、300—1000 次、100—150次一路走低，也就是說其耐久度和壽命確實是顯著了下降了。對此，岑廣海強(qiáng)調(diào)說，如果從技術(shù)的角度出發(fā)來看，QLC介質(zhì)的使用壽命完全不是一個值得擔(dān)心的問題，因為可以從幾個維度來做觀察：
◆第一，衡量SSD的使用壽命涉及幾個指標(biāo)：PBW、P/E和DWPD。這三者的關(guān)系是DWPD = (PBW/CAPACITY/WARRENTY_PERIOD/365)=([P/E]/WARRENTY_PERIOD/365)。從DWPD指標(biāo)維度看，所謂DWPD指的是每天的寫入次數(shù)，目前戴爾科技集團(tuán)使用的是企業(yè)級的QLC SSD，其DWPD的數(shù)據(jù)是0.42到1.7之間(取決于寫操作的模式)，那么對于一個企業(yè)而言，每天是否有可能對搭載了QLC介質(zhì)的存儲系統(tǒng)寫入0.42次呢?
“我們以PowerScale F900最小配置3個節(jié)點來測算，如果都配置15TB的QLC SSD，大約能夠提供1080TB的裸容量，也就是1個PB多一些，為了簡單地示例，我們就拿裸容量來進(jìn)行估算。在如此之高的容量之下，假設(shè)企業(yè)每天改動其中10%的數(shù)據(jù)，那就是100TB左右的數(shù)據(jù)，但在實際具體的應(yīng)用中，很少有企業(yè)會每天都改動100TB的數(shù)據(jù)。可是我們用這1PB的容量乘以0.42的DWPD指標(biāo)，卻可以得到整個存儲系統(tǒng)每天允許420TB的數(shù)據(jù)量被改動，這遠(yuǎn)大于剛剛計算得到的100TB的改動量。
所以即使企業(yè)真的每天要寫入100TB的數(shù)據(jù)，那么QLC SSD也是能夠完全支持的。同時讀操作對QLC的使用壽命是完全沒有影響的。而實際上，企業(yè)大部分應(yīng)用并不是只有純粹的寫操作，而是混合的讀寫操作，甚至，大部分的應(yīng)用屬于讀多寫少。因此，我們不能僅僅只看到QLC 0.42的DWPD指標(biāo)，就簡單地下結(jié)論說QLC使用壽命短不適用于企業(yè)存儲，而要具體分析企業(yè)實際使用場景，從而來打消客戶在網(wǎng)絡(luò)上閱讀到的QLC使用壽命不行的簡單印象。”岑廣海說。
確實如此，如果我們繼續(xù)分析的話，不僅是企業(yè)很少每天改動超過100TB的數(shù)據(jù)量，同時對企業(yè)來說因為數(shù)據(jù)本身也會做數(shù)據(jù)分層，有熱數(shù)據(jù)，也有溫數(shù)據(jù)和冷數(shù)據(jù)，那么在熱數(shù)據(jù)當(dāng)中它的熱度會保持多長時間呢，是一天，一周還是一年等等，那么當(dāng)這些數(shù)據(jù)從熱數(shù)據(jù)變成冷數(shù)據(jù)之后，還會繼續(xù)每天去做讀寫操作嗎?因此，對于QLC SSD盤來說，目前實際上是沒有足夠的數(shù)據(jù)，將全盤寫滿100次，且寫滿100次也需要很長的時間，可以說QLC SSD盤被“寫穿”的現(xiàn)象其實僅存在理論的層面，在具體的企業(yè)應(yīng)用中是難以發(fā)生的。
上面的計算是基于QLC SSD保存了所有熱度的數(shù)據(jù)進(jìn)行的分析。如果有客戶強(qiáng)調(diào)說，采用QLC的節(jié)點保存的都是熱數(shù)據(jù)，而溫、冷的數(shù)據(jù)會遷移到其他采用HDD的節(jié)點，這樣就會使得QLC節(jié)點的寫壽命變得非常聚焦而突出。針對這個問題，我們可以這樣來思考：最低配置的QLC節(jié)點池是F600配置15TB的QLC SSD，那么最少也是擁有360TB裸容量的空間。即使按0.42的DWPD(100%寫操作)來計算，那么又有多少客戶擁有持續(xù)每天寫入遠(yuǎn)超150TB的數(shù)據(jù)的需求呢?
◆第二，從QLC介質(zhì)維度來看，針對 QLC NAND 顆粒的壽命和耐久度，這次PowerScale采用的是第二代企業(yè)級的QLC SSD，來自Solidigm(也就是原來的英特爾的全閃驅(qū)動器)。Solidigm所使用的垂直浮柵閃存采用了更高端的氧化層進(jìn)行控制，大大降低了電子干擾的風(fēng)險，同時將電子數(shù)量提升了6倍左右等等，再如Solidigm在QLC SSD盤固件設(shè)計上，也有磨損均衡設(shè)計，盡可能將數(shù)據(jù)均勻散步在各個顆粒，避免局部熱點的出現(xiàn)等等，換句話說QLC SSD供應(yīng)商方面，本身也在一直提高QLC介質(zhì)的壽命。
◆第三，從PowerScale的維度看，PowerScale同樣針對QLC SSD提供了三重的“保障”，包括PowerScale的體系架構(gòu)設(shè)計和讀寫機(jī)制上，能夠有效的延長SSD盤的使用壽命，具體的原理在上文中已經(jīng)分析過;同時，PowerScale針對QLC SSD也提供了對應(yīng)的維保服務(wù)，一旦QLC SSD出現(xiàn)問題，在有效維保期內(nèi)，同樣能夠免費更換的。
“
岑廣海：
“我們之所以如此強(qiáng)調(diào)QLC的壽命問題，主要是很多客戶對QLC的壽命問題有很多的疑慮，但其實QLC使用壽命的問題是不用擔(dān)心的，因為無論是介質(zhì)的供應(yīng)商，還是戴爾科技集團(tuán)已經(jīng)在多個方面提供保障，希望能夠進(jìn)一步打消客戶的擔(dān)憂。目前，從戴爾全球客戶的應(yīng)用情況來看，不少行業(yè)客戶已經(jīng)成為了首批‘吃螃蟹’的客戶，而在中國市場，我們也致力于通過PowerScale提供QLC SSD選擇，推動大容量高密度的全閃存儲系統(tǒng)的進(jìn)一步落地和普及，幫助更多行業(yè)客戶更好的應(yīng)對非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的挑戰(zhàn)。”
總的來說，全閃存儲系統(tǒng)過去幾年之所以保持了高速的發(fā)展，關(guān)鍵就是大量新技術(shù)的引入，如基于NVMe的全閃存陣列能夠進(jìn)一步減少存儲時延;而QLC SSD的引入，則是能夠顯著提高存儲容量的同時，更有助于企業(yè)進(jìn)一步降低TCO成本。從這個角度來看，本次PowerScale率先引入QLC SSD，其實在整個存儲市場中也起到了“風(fēng)向標(biāo)”的價值和“示范效應(yīng)”，不僅能夠推動非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的全閃存儲的落地和普及提速，也能夠幫助企業(yè)實現(xiàn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的加速，并最大化的釋放海量非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的潛能。
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