冷热分治，DT时代的数据存储必由之路

爆炸式增长的数据如何处理？

60秒的时间内可以做那些事呢？打字员可以打80个字，YouTube的用户可上传长达72小时的视频……言归正传，60秒，也就是一分钟内在互联网上到底发生了什么事呢？

在一分钟内，邮箱用户总共发送了2.04亿封邮件，亚马逊官网上的销售额约达到了8.3万美元，再说说社交网络上，Facebook的用户约推送了246万条的内容，Twitter用户发推数量约为27.7万条……

在这组数字表象的背后，不知道你有没有发现需要哪些支撑？让我们简单算一下，按照目前3.2ZB的数据量，需要至少4.5亿台12盘位采用6T硬盘的服务器来支撑。但是按照现有资料来看，全球运行的服务器总量应该是5000万台左右，这其中有近一个量级的差距！而这是按照较高的存储密度来算，何况有大量的服务器是用于计算而非存储！

据分析称，全球产生的数据量中仅有1%左右的数据能够被保存下来！如何保存更多的数据？最简单方法当然是，采购更多的存储介质--磁带、光盘、硬盘、SSD等，但是如何选择存储介质则成为了另一大难点。

冷热分治，浪潮如何处理海量数据

Google所处理搜索查询是极热的数据处理，需要快速处理海量的并发，而Facebook所面临的挑战则是如何保存每天20万张照片。Youtube似乎面临的问题更为复杂，因为视频的热度不一。举个中国的例子，最近热播的电视剧与1983年的春晚录像相比，热播剧需要更低的延时，而早期春晚的录像则由于热度较低而成为冷数据。

数据量的爆炸式增长以及数据类型的日益细化，让数据分级和冷热数据分治成为降低单位容量数据成本、提升数据存储效率和密度的有效方式。在企业的数据中心中，只有10%~15%的数据是被经常访问的，IOPS要求100K 级别，剩余的则访问频率急剧下降，在10k甚至以下。既然需求不同，那么是不是能够将不同类型的数据存储在不同的介质上，以最大化运用存储的效率？

为了更进一步细分数据等级，能够更好分配资源和提高收益，浪潮按照数据读取的热度，将数据分为寒带、温带、亚热带和热带数据，并通过不同速率的存储介质和不同处理速度的CPU的配比，实现数据存储的成本最优，使数据存储更适合上层业务应用。

高IOPS满足热数据高速、频繁读取

随着数据量的持续增加，单位时间内需要处理的请求越来越多，SATA SSD也显得力不从心，SATA接口6Gb/s的限制已经成为发挥SSD性能的瓶颈，因此各厂商将目光转向拥有更高带宽的PCI-E。

目前主流的PCI-E 3.0 x16的传输速度已经可达16Gb/s，而最新的PCI-E 4.0 x16将能够达到32GB/s！实测数据显示，采用了新的NVM SSD技术优化PCI-E SSD的连续读取和写入速度已经达到惊人的2.8GB/s和2GB/s！IOPS已经突破450000，是SATA SSD的6倍，单位IOPS成本降低71%！

经过测试，在热数据处理应用中，采用PCI-E加速，性能将提升10倍，而投资将减少一半以上！

PCI-E接口打破了SSD存储速率上限，但其仍受到接口标准的限制。举个例子，假如你有一辆豪车，时速能到300迈，在乡间小道上，犹豫路窄且泥泞，你只能开到60迈，这就相当于SATA SSD；过了好久，终于开到了高速，由2车道变成6车道，但是路上车多，最高速限制120公里，这就相当于采用AHCI标准的PCI-E SSD；又开了一段时间，已经远离城市，来到荒无人烟的大草原，这里的标准就是自由，限制车速的就是豪车本身。

当然，这个例子并没有把NVMe的特性解释全面，其实相对于AHCI，原生PCI-E主控与CPU直连，并且精简了调用方式，因此延迟大大降低。由于将队列深度从32提升至64000，NVMe提升了SSD的IOPS。另外，采用NVMe标准后，解决了不同PCI-E SSD之间的驱动适用性问题。

目前浪潮互联网定制化服务器SA5112M4、SA5212M4均可支持 NVMe 。其中密度较高的1U机架服务器SA5112M4可支持 4片 NVMe SSD，提供 100k 级别 IOPS，满足极热数据的高并发访问需求，完美解决被数据频繁访问的问题。

平衡的计算与存储配比

对于亚热带数据，SATA SSD 的性能可以满足，且在目前来看价格与PCIe SSD相比仍有一定的差距，因此对于每天访问约几十遍的数据可以使用SATA SSD存储。所以浪潮服务器满足单节点最多配置 8 块 SATA SSD，单盘提供 10k 级别的 IOPS 响应能力。而温带数据相比热数据体量陡然增高，所以相比较需要成本更低的存储方案，使用Intel E5双路服务器+大容量SATA硬盘是主流的配置。但是，温带数据存储目前有了一种新的选择。

去年3月，Intel官方宣布了基于14nm的Xeon首款单芯片产品，家族命名"Xeon D"。Xeon D基于Broadwell-DE架构，是真正的SoC系统，不仅有处理器，还整合了内存、I/O等子系统，定位介于Atom与Xeon E3之间。

今年9月，浪潮在其第三届互联网应用技术峰会上，在业界率先发布了基于Xeon-D SoC处理器的一系列产品，专为温数据存储设计，低功耗和高集成度为构建高密度的云数据中心提供支持。此前，浪潮已经拥有1U8盘、2U12盘、4U36盘等较为完整的数据分级存储产品，这次发布的Xeon-D新品，将为温冷数据存储提供了更多的选择。

Xeon-D产品同样会在浪潮整机柜服务器SR中应用，在1U的空间内支持18块3.5英寸硬盘，单节点可扩展支持一个JBOD，存储密度提升的同时，可进一步降低了存储成本，且支持硬盘休眠，从而实现超低闲置功耗。

寒带数据，更注重容量和能效比

目前，PCI-E SSD也可以做到超大的容量，但是对于温数据和冷数据来说，性能是过剩的。对于冷数据采用SATA硬盘，就足够满足性能需求。以目前国内较大的云存储--金山云为例。借助小米用户的基础，金山云已成为全国最大的云存储服务提供商。预计未来可能每天新增1PB的内容，全年将有1000个PB内容需要存储！如此海量的数据，不仅需要足够的硬盘来存储，也需要大量的机柜以及交换机、负载均衡等网络层来支撑，大规模的服务器集群无疑会增加运维与管理方面的复杂度，使数据中心的TCO不断攀升。

在笔者看来，未来互联网数据中心的存储介质选择上，PCI-E SSD将逐步替代SATA SSD成为热数据和温数据存储的首选。而冷数据存储上，大容量低成本的SATA HDD还将是最具性价比的选择。浪潮根据互联网客户需求，推出业界首款基于SAS协议的资源池化产品--SAS Switch，将从机柜层面推动冷热数据分离，并简化存储设备运维难度！

本文转自d1net（转载）