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为大规模部署而生,京东云携手希捷打造新一代云服务器

数据存储产品更新迭代的脚步从未停歇。数字经济时代已来,数据量以前所未有的速度暴涨。根据统计,大容量EB级数据的复合年均增长率将高达35%。大容量存储产品应需而生,成为海量数据的有效载体。到2026年,大容量机械硬盘将会存储65%以上的EB级数据。尤其核心及边缘的企业数据,超过80%将存储于机械硬盘。

如何保障硬盘性能,让硬盘和服务器实现最大程度的“契合”,实现系统性能最大化?京东云和希捷携手合作,共同开启了京东云第二代服务器的设计和测试。

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数据爆发驱动大容量存储需求的增长(图片来源:希捷)

机械硬盘的进阶之路

不断扩张的存储需求推动了机械硬盘的技术飞跃。表面看,机械硬盘看似平平无奇,但内里却另有乾坤,是高度精准、精密的工程奇迹,其容量和性能跨越的每一个新台阶背后,都蕴含着技术方面的破茧进化。希捷成立40多年以来,一直专注的一件事就是引领硬盘技术研发,实现容量和性能突破。

磁记录技术是硬盘进化的最有力见证。磁记录技术历经了以磁感应磁头、磁阻磁头、巨磁阻磁头等为代表的水平磁记录(LMR)技术,之后进化到当前业界主流的垂直磁记录(PMR)技术,以及由希捷研发的行业公认的新一代磁记录技术——热辅助磁记录(HAMR)。硬盘的面密度随之也一路飙升,水平磁记录技术面密度极限约为110Gb/平方英寸,采用垂直磁记录的希捷银河(Exos)18TB面密度高达1.1Tb/平方英寸,而希捷的热辅助磁记录(HAMR)技术能够为磁盘带来20%的年度复合容量增长,可实现1.2至4Tb/平方英寸的面密度,单碟容量未来将有望达到7TB。

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水平磁记录技术(LMR)、垂直磁记录技术(PMR)对磁盘面密度的提升(图片来源:希捷)

2020年底,凭借HAMR技术,希捷已经交付单盘容量为20TB的硬盘,帮助企业级用户、云计算与超大数据中心有效提升存储容量,并降低总体拥有成本。

精密硬盘更需“志同道合”的服务器

硬盘容量的大幅提升、封装技术的革新,使得硬盘内的盘片间距、磁头间距越来越小,磁头定位更高、磁道密度越来越大,举例来说,一张纸的厚度就能容纳高达1600条磁道。

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图片来源:希捷

硬盘精密度越高,其对外部环境的振动、噪声的敏感度就越来越高。以风扇对硬盘的影响为例,首先,高转速风扇的声波噪音可以通过空气传播到硬盘结构表面;其次,风扇工作时产生的振动也会通过服务器内部的机械结构进行传播,影响硬盘磁头定位,导致硬盘的性能受损。因此,硬盘精密的工艺决定着对工作环境更为严苛的要求。

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图片来源:希捷

充分认识到了高精度的硬盘需要非常精密严格的工作环境,那么,如何让硬盘和服务器各个模块“守望相助”、实现系统性能最大化,成为了京东云在其第二代服务器研发和设计中最为重视的问题之一。为了保障硬盘性能,让硬盘和服务器实现最大程度的“契合”,京东云和希捷携手合作,共同开启了京东云第二代服务器的设计和测试。

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高精度硬盘需要精密严格的工作环境(图片来源:希捷)

实力设计+严谨验证=100%性能释放

针对风扇这一服务器内对硬盘造成最大干扰的器件,京东云与希捷携手,借助希捷C3实验室的专业仿真及测试环境,共同进行了大量研究和测试工作。C3实验室是希捷为企业级和云计算产品进行性能验证和测试而建立的实验室,拥有行业领先的测试环境,在京东云全新架构服务器产品开发过程中功不可没。

基于这些测试结果,综合评估行业生态就绪情况、成本、易实现性、测试表现等多种因素,京东云最终采用了创新的服务器架构和散热设计,将散热风扇从传统的机箱中部,移到了机箱尾部。这一设计最大限度加大了风扇和硬盘的间距,系统内部的内存散热器及导风罩可以对风扇的声压进行有效阻隔,加上精确的风扇转速控制,最大限度降低风扇声压及振动对硬盘性能的影响,从而显著降低磁盘的读写失误,保障硬盘性能和稳定性。为了补偿这一调整带来的后部I/O扩展性损失,京东云在系统设计中大量引入了模块化设计,在系统的前、后、内部空间内提供了可灵活置换的I/O扩展模块,最终成功使得系统I/O可扩展性方面依然满足业务需求。

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京东自研服务器J360 G2(图片来源:希捷)

希捷C3实验室对产品的硬盘性能进行了实际测试验证。实验结果显示,采用这一设计方案,即便风扇在100%转速下,部署于服务器中的希捷银河(Exos)X18企业级硬盘的性能依然毫发无伤,仍然可以达到100%峰值(如图),系统性能释放能力堪称卓越。相比之下,传统服务器架构,4K随机写性能则会跌落到80%。

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图片来源:希捷

京东云硬件研发负责人陈国峰称:“希捷在数据存储领域深耕已久,为我们第二代服务器性能的飞跃提供了有力的支持,包括在硬件性能提升以及希捷独有的实验室资源等方面的支撑。有了这些帮助,京东云能够在系统架构和设计层面做出更多创新和探索,新一代服务器才能够实现高效、灵活、低TCO及高性能,最终满足当下和未来数据中心多样化海量业务的需求。”

此次测试中,希捷为京东云服务器配载的大容量希捷银河(Exos)X18企业级硬盘实现了系统容量提升、部署复杂性降低、成本效应优化等多重优势,保障了数据中心能够以高效经济的方式进行扩容,全面满足了京东云数据中心对于存储解决方案的多重需求。

更值得一提的是,在C3实验室,双方进行的探索性实验,对希捷未来将要推出的大容量硬盘进行了预测性测试和评估,帮助京东云实现了面向未来的系统设计优化。正是由于这些超前探索,此次新推出的京东云服务器架构,在未来可以部署单盘容量为30TB的硬盘,持续简化存储管理,并降低运维成本。

希捷科技全球副总裁暨中国区总裁孙丹称:“一直以来,希捷不懈努力,与合作伙伴融合优势进行技术创新。希捷很高兴能够与京东云一起在系统层面合作,将创新技术与设计理念导入到京东云最新的服务器中。双方的合作模式极具价值,为大容量硬盘在服务器中的应用和部署提供了有意义的参考架构,未来我们将继续与京东云联合创新,不断优化产品设计与落地,为云计算构建稳健基石。”

关于京东云

京东云(JD Cloud)是京东科技旗下的智能技术提供商,依托京东集团在人工智能、大数据、云计算、物联网等方面的业务实践和技术积淀,打造服务于数字企业、数字政府的多维场景解决方案。

关于希捷

希捷致力于打造数据圈,不断创新,提供世界一流、精密设计的数据管理解决方案,专注可持续发展的合作伙伴关系,帮助最大限度地发挥人类的潜力。

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