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闪存/磁盘成本转折点的到来,比你想得要快!

常华Andy Andy730 2024-03-16

【按】1.无论从TCO,还是从单纯的存储介质单位成本而言,闪存的成本将很快与磁盘接近,这一速度比很多人意识到的要快得多。2.这是数据中心的又一次革命。

Source: Justin Emerson, The Disk/Flash Crossover Event Is Closer Than You Think, FEB 08, 2023

一段时间以来,闪存已经成为任何对性能或延迟敏感的工作负载的必然选择。事实上,2023年,对于数据中心而言,“性能型磁盘”的想法大多是矛盾的。自从闪存进入企业级存储领域以来,它一直使得机械硬盘逐步降低层次,直到现在实际上只剩下机械硬盘保持市场份额优势的一点:近线、以容量为中心的存储介质。这是在线数据存储的最低层,但它也代表了存储的很大一部分容量,以及每年出货的硬盘容量的增长(超过70%)。这就是我们今天谈论的层级。

随着NAND每比特价格的持续下降(速度比近线机械硬盘快得多),再加上节省的功耗、空间和冷却成本,更高的性能,更好的可靠性,将很快使机械硬盘在考虑所有这些因素时成为成本效益较低的选择。为了深入理解这些原因,让我们逐个解读这些成本构成。

闪存为橙色线条,硬盘为绿色线条。参见:https://jcmit.net/diskprice.htm

介质成本

第一类成本永远是介质本身。虽然今天硬盘的每比特成本仍然低于最密集的闪存,但2023年有几个关键趋势需要关注。

首先,所有主要的一级闪存制造商都展示了计划今年上市的大幅密度增加,在某些情况下,超过200层堆叠3DNAND。这种密度的增加将转化为更好的成本效益,并对功耗和空间节省产生连锁反应。

其次,如果分析师的预测成立,预计NAND价格将在2023年的大部分时间里下降,延续始于2022年底的趋势。事实上,如果不是因为去年2月的重大闪蒸制造污染事件导致价格走高,我们可能会在2022年的大部分时间里看到更多的下跌。这一事件延迟了价格下跌,我们现在开始看到价格下跌,但速度加快。再加上其它经济趋势,一些人预测NAND的每比特成本将在2023年继续下降。

最后,虽然这可能不会在2023年感受到,但五层式存储(PLC)技术在两年多前首次展示,第一个工作的PLC驱动器在去年8月的闪存峰会上展出。从每个单元四位移动到五位将使密度提高25%,这具有明显的成本效益优势。

能耗成本

数据中心基础设施占2021年全球能源消耗的1%以上,而且这一比例还在增长。由于能源成本上升,信息技术的能源消耗不仅从环境角度来看是一个问题,而且现在也是一个重要的经济问题。

这意味着,在考虑总拥有成本时,能源消耗将在2023年及以后发挥更大的作用,而更节能的基础设施将在竞争中具有更大的经济优势。随着闪存密度的不断提高,电源效率将超过机械硬盘,从而有助于降低有效成本。

2022年,我们的第一份ESG报告,将我们的系统与替代方案进行了比较,其中我们表明我们的系统可以节省高达84%的能源。

更高的性能

虽然谈论与成本相关的性能似乎违反直觉,但它确实对数据存储平台的有效成本效率产生了重大影响。在两个关键方面,闪存相对于磁盘的性能优势可以转化为成本优势。

首先,由于磁盘性能仍然很低,即使在性能要求适中的工作负载中,您也会发现自己的容量处于闲置状态。是的,您的机械硬盘可能可容纳20TB,但如果系统性能下降并且它们都只有16TB,那么您的每比特成本就没有那么有效。闪存在这方面没有那么多麻烦,特别是因为与机械硬盘不同,即使容量已满,读取性能仍可预测。还记得磁盘短行程(short-stroking)的问题吗?

其次,任何专注于弹性的存储环境都有某种冗余策略。这可能是存储数据的多个副本,使用RAID或纠删码等数学方式来存储奇偶校验数据,或两者兼而有之,此外还要在发生故障时保留备用容量。这些要求是由统计现实驱动的,即没有什么是完全可靠的,系统必须在再次发生故障之前尽快自动恢复弹性。

这意味着任何一个设备的性能都是等式中的一个变量,用于确定您需要在系统中构建多少冗余。许多年前,机械硬盘已经变得足够大(并且仍然足够慢),以至于在驱动器发生故障后,重建需要很长时间,以至于数学要求采用双重奇偶校验策略,而今天可能是三倍奇偶校验或更多。对于闪存设备,更快的重建时间意味着需要更少的位专用于弹性结构,这等同于更好的有效成本效益。

更好的可靠性

我们的数据显示,我们的年化故障率(AFR)明显低于机械磁盘的行业基准,也低于行业SSD的平均水平。

但除此之外,这也意味着更可靠的设备需要更少的更换(这是显而易见的),而且更换不是免费的。虽然大多数拥有支持合同的客户不会直接感受到成本,但这种不可靠性的成本已经融入到这些支持合同的成本中。这就是为什么传统存储供应商的支持成本会在第4年、第5年及以后飙升的原因之一——这是机械磁盘可靠性急剧下降的时间范围。

我们的闪存驱动器更可靠,使用寿命更长,因此我们不需要用高昂的维护成本来激励客户升级。这就是为什么六年前购买闪存存储系统的客户中有97%今天仍在使用。

闪存就是更好

我们不要拐弯抹角:没有人会因为机械硬盘更好而购买它们,仅仅只是因为它们更便宜。在几乎所有方面,闪存都优于机械硬盘,而在闪存已经做得更好的地方,这些优势也正在增加。闪存仍然落后于磁盘的地方是成本,而通往磁盘/闪存转变点的道路越来越短,虽然这可能不是历史上最雄心勃勃的跨界活动,但它肯定会成为数据中心、IT行业和世界最重要的事件之一。

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