全闪存数据中心的梦想正在慢慢实现

作者：Pure Storage 大中华区技术总监 何与晖 Andrew Ho

2011 年，当 Pure Storage 为任务关键型数据中心发表了第一套足够强大、且经济的全闪存存储阵列时，引起了市场与客户的关注。从此，Pure 便立志要实现全闪存数据中心的梦想。 

相较于传统的存储介质，如磁盘或磁带，闪存的优势毋庸置疑，但其最大障碍在于成本。不过，磁盘与闪存之间的总体拥有成本 (TCO) 差异，其实比许多人想象的还低。本文将探讨，在未来短期之内可能让硬盘不再具备成本优势的一些因素。

值得事先一提的是，对于任何性能或延迟敏感的工作负载来说，闪存早已是它们的最佳选择。自从闪存进入企业存储市场以来，其便从上至下一级一级地逐步淘汰硬盘，目前只剩下磁盘驱动器还维持着市场占有率优势，即容量导向的近线驱动器。

尽管这是在线数据存储最低的一层，但大部分的数据仍存储在这层，而且在每年出货的硬盘容量中占比越来越大 (超过 70%)，这就是闪存接下来要渗透的一层。

NAND 闪存的每比特价格正在以比近线硬盘更快的速度下滑。再加上闪存在电力、空间、制冷方面的优势，以及更高的性能与可靠性，硬盘很快就会变成一种不太具备成本效益的选择。下面就来深入探讨其中的一些因素。

介质成本

第一个最直接的成本就是介质成本。虽然，如今硬盘的每比特成本仍旧低于最高密度的闪存，但 2023 年有几个值得观察的重要趋势。

首先，所有的一线闪存制造商今年都在密度上实现大幅增长，有的甚至做出了 200 层以上的 3D NAND。这种密度增长将转化成更好的成本效率，进一步节省电力和空间。其次，如果分析师的预测准确，NAND 的整体价格将延续 2022 年底开始的趋势，在 2023 年的大部分时间内呈现下跌的走势。

能源成本

如今，数据中心基础架构的能源消耗占了全球的 1% 以上，而且比例还在升高。随着能源成本的持续上涨，信息技术的能源消耗已不再只是一项环保议题，更是一项重大的经济议题。

从总体拥有成本来看，能源消耗在 2023 年及未来甚至将扮演更重大的角色。因此，具备较高电源效率的基础架构将比友商拥有更大的经济优势。随着闪存的密度不断攀升，其未来的电源效率将超越硬盘，达到更低的实质成本。

2022 年，Pure Storage 发布了第一份环境、社会和治理 (ESG) 报告，比较了我们与友商的全闪存系统，并指出我们的系统所消耗的能源比友商少 84%。未来，优良的能源效率将成为 Pure Storage 产品在 TCO 上击败磁盘的主要因素。

更高的性能

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，由于磁盘目前的性能依然很低，所以即使在性能需求最轻的工作负载上，您最后还是会有许多闲置的容量。举例来说，或许机械硬盘本身具备 20TB 的存储容量，但如果系统的性能在 16TB 的时候就已经达到极限，那您就无法发挥每比特应有的成本效益。闪存就没有这方面的问题，因为即使容量快要用尽，其读取性能依然稳定，不像硬盘。

其次，任何强调弹性的存储环境都会有冗余策略，例如：存储多个数据复本，以及预留一些备用容量以备不时之需。

这意味着装置的性能将左右您建立的系统具备多少冗余能力。早在多年以前，硬盘的容量就已经大到当一个驱动器发生故障时，您将因为重建时间过长而必须采取双校验位 (dual paity) 冗余策略来确保业务的弹性。如今还可能需要用到三校验位 (triple parity)，甚至更多。

但如果采用闪存装置，重建的时间就能缩短，因此只需更少的容量来实现弹性冗余架构，相当于拥有更好的有效成本效率。此外，有些闪存供应商 (例如 Pure Storage) 还提供了强大的自动化弹性调校功能，能将所有的因素都纳入考虑，让用户不必操心他们需要设置什么 RAID 等级。

更好的可靠性

根据 Pure 的数据，我们的系统年化故障率 (AFR) 比任何针对机械磁盘的产业评测结果都低上许多，甚至比 SSD 的业界平均值还低。而更好的可靠性，意味着更好的弹性。

除此之外，也意味着装置需要更换的情况更少，进而降低成本。虽然大多数签订支持合约的客户都不会直接感受到这项成本，但可靠性不足所衍生的成本势必会反映在支持合约当中。这正是为何传统的存储供应商的支持成本在 4、5 年或更久之后将突然暴增。

Pure 的可靠性意味着客户不需每 4、5 年就经历一次砍掉重练的痛苦。那些 6 年前随 Evergreen 订阅方案采购的 Pure Storage 阵列，至今仍有 97% 还在服役，而且还能跟上当今的技术。

闪存就是比较好

一个简单的事实就是：今天已经没有人是因为机械硬盘比较好所以才购买，而是因为比较便宜。闪存几乎在每一方面都优于机械硬盘存储，而且在闪存原本就具备优势的地方，其优势还在持续扩大。目前闪存仍输给磁盘的只有成本，但磁盘与闪存交叉的日子已越来越近。对大多数企业而言，全闪存数据中心的梦想很快就会实现。