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开启通往Host-Managed SMR的大门━Dropbox成功案例
 

【作者: Leonard Sharp】2018年09月07日 星期五

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企业组织一直在寻找具有成本效益的大容量储存解决方案,以处理资料暴增所带来的问题。采用创新技术的氦气填充密封硬碟利用氦气密度较低的特点,使硬碟可采用更薄的碟片提供更大的容量;叠瓦式磁纪录(SMR)硬碟则是允许资料磁轨重叠,藉此提高储存密度。


第一代SMR硬碟旨在作为一个起点,协助发展、开发出一个利用SMR技术的生态系统。现今企业组织该如何成功采用这创新技术?Western Digital与Dropbox合作建置Host-Managed SMR技术,该公司已经认证使用Western Digital Ultrastar Hs14 Host-Managed SMR硬碟,并且达到EB规模等级(1EB等於10 亿GB)。为协助进一步理解Host-Managed SMR的重要性,以下简单介绍部署SMR的三种型态。


SMR的三种型态

基本上SMR分为三种型态,由於主机软体的需求与硬碟效能特色皆有所不同,因此,了解它们之间差异极为重要。


Drive-Managed SMR


Drive-Managed SMR即为由硬碟管理所有来自主机的写入指令,是一种随??即用的实作,相容於所有软硬体。但因硬碟必须执行「内务处理」(housekeeping)相关的後台任务,造成效能无法预测,因此不适用於企业工作负载量的应用环境。


Host-Managed SMR


与Drive-Managed SMR相反,Host-Managed SMR实作是由主机负责所有的资料管理工作,范围包括资料流的读取、写入作业及区域管理。Host-Managed SMR需要修改主机软体,让主机系统了解背後所使用的媒介,方能部署一套新的指令,藉此微控所有元件。


依系统架构可能有所不同,此类修改看似大工程,但只要开发人员熟悉SMR,并优化应用程式以利连续写入,便能享有卓越的可靠性与品质。因为能提供可预测的一致效能,效果堪比传统的垂直磁纪录(PMR)硬碟,Host-Managed SMR逐渐崛起成为叠瓦式磁纪录技术当中较受欢迎的选项。


Host-Aware SMR


Host-Aware SMR好比前面2种选项的集大成。虽然表面看似综合了以上两者的优点,但若在??可预测性及可靠度,仍无法达到Host-Managed SMR一样藉由调整堆叠作为提供可预测的一致效能,因此Host-Managed SMR反而是协助我们可於未来的一段时间范围内,平顺地分阶段转换至Host-Aware SMR。


SMR容量并非「免费」

SMR确实只须使用与PMR硬碟几??完全相同的硬体零件,即可增加储存容量,但要利用这些容量,用户也必须保证会针对档案系统及相关应用程式投资软体开发。不过长期而言,这样的投资能带来红利,因为SMR硬碟每TB成本较低,若考虑到资料中心的资金及营运成本,总整体拥有成本(TCO)也将获得改善。


如何正确使用Host-Managed SMRDropbox与云端

我们发现有越来越多云端用户转而采用Host-Managed SMR。云端企业开始意识到可以将SMR应用在档案系统中,Dropbox就是一个极隹的范例。Dropbox选择建置Host-Managed SMR主要原因在於他们可以完全掌控资料储存在硬碟里的方式,以及管理必要「内务处理」任务的方式与时间。


Dropbox的工作负载本身就非常适合SMR。该公司的资料是以区块(chunk)的模式连续写入,能完全符合SMR区域。用户资料被分成许多区块,因此写入资料的大小不受个别档案大小的影响,且一旦写入後,大部分的档案存取路径都是一般的随机读取,这点也非常适合采用SMR技术。尽管大部分资料都不会被删除,但当被删除时,被删除的资料就会释出区块里的多馀空间,这时就需要重新写入新的区块来善加利用装置容量。使用Host-Managed SMR便能完全控制整个过程,同时将系统资源利用於内务处理任务而不致於影响效能。


灵活的开发手法 及早部署相关技术

当Dropbox开始部署过程时,许多在实作上必备的工具都处於初期发展阶段。当时ZBC/ZAC指令集才刚发表,多属於基础阶段,但Dropbox有效地将这些开放原始码工具利用於SMR实作的开发上,透过一套进展快速且具有弹性的开发方法,使其得以维持领先地位,赶在其他对手之前实现SMR的优势。


提升SMR容量40%

未来SMR与氦气填充密封硬碟技术仍有很长的发展路径。现在Ultrastar Hs14硬碟结合Host-Managed SMR和HelioSeal技术,以我们最低的总整体拥有成本提供14TB储存容量,与前一代SMR氦气填充硬碟相比容量增加40%,而Dropbox的初期软体投资,将使其享有容量增加的优势。


Host-Managed SMR的采用蓝图

企业与云端业者更加了解SMR实作选项之後,成功采用的机率也会更高。随着企业开始处理资料暴增所带来的问题,同时增加档案资料的活跃程度,SMR技术将更加普及。


Dropbox就是一个很好的范例,对自家解决方案有深刻认识的公司,可利用灵活的开发手法,迅速适应并采用Host-Managed SMR技术,藉此大幅节省成本,在市场中维持高度竞争力。


Western Digital与Dropbox的合作关系提供了一个愿景,能引导企业成功使用SMR技术,且日後此模式将带来更多益处。Host-Managed的方法或许看似较费力,但今天只要一步到位的对应做好,它就是获得最大成果的最隹方式!


(本文作者Leonard (Lenny) Sharp为Western Digital企业级硬碟产品规划与管理资深总监)


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