國際數據公司IDC統計顯示,全球近90%的數據將在這幾年內產生,預計到2025年,全球數據量將比2016年的16.1ZB增加十倍,達到163ZB。
也就是說,隨著人工智能、AIoT、云計算等技術的推動,大數據時代已經揮旗吶喊進場了。未來,數據將會無限制地擴展和增加。那么,要存儲這些無窮盡的數據,就需要極其優秀的存儲介質——硬盤。
目前,全球知名的機械硬盤廠商無非是東芝、希捷及西數三家。但這三家的硬盤,從容量、成本和故障率來看,哪家的優勢會更明顯呢?誰會成為大數據時代硬盤容量競技場的新王者呢?
常言道:貨比三家。我們不妨先了解一下在這屆安博會亮相的東芝新產品,都有哪些獨家競爭力呢?
在第十五屆中國安防論壇(技術論壇)中,東芝電子(元件)存儲產品戰略策劃部硬盤應用技術產品經理郁琳焱,詳細介紹了東芝硬盤在大數據時代下的戰略布局以及其新產品和新技術。
▲東芝電子(元件)存儲產品戰略策劃部硬盤應用技術產品經理郁琳焱
▎硬盤是存儲行業絕對的主力軍:機械硬盤依舊有活力
郁琳焱介紹,東芝電子主要有三條產品線:
一個是小信號設備,屬于分離器件部分,用在高鐵、汽車和風能發電領域;
第二個是大規模集成電路,有各種各樣的車用、家用的MCU。當下比較火熱的System LSI行車輔助系統就是用了東芝的系統。
第三個是高密度硬盤,用于企業/DC的(近線級消費類硬盤(用于電腦和游戲)等。
接下來,郁琳焱詳細介紹了硬盤的容量、應用程序、性能等方面。
東芝的硬盤主要分為內置和外置,外置硬盤最大容量是6TB。
內置硬盤則分為消費級和企業級,消費級的應用主要是在筆記本電腦、機頂盒、游戲機、展會的主題監控系統等。前端的監控,分為2.5寸的小盤和3.5寸的大盤,2.5寸最大容量做到4TB,3.5寸的大盤最大容量14TB。
企業級硬盤有3.5寸和2.5寸的,2.5寸是高性能、高轉速,主要用于服務器系統方面,最大容量2.4TB。3.5寸近線級硬盤,最大容量是16TB,主要用途是后端的數據中心,支撐大數據時代的數據中心。
結合目前硬盤市場份額的發展趨勢來看,現在全球目前唯一的三家機械硬盤供應,東芝就是其中一家,也是唯一一家綜合性的供應商。東芝目前的市場占有率逐年上升,到2019年二季度結束,市場占有率達到25%。
全球市場容量是按照年復合增長率18.6%在增長,2019年的數字大概是900 EB左右,到2022年會達到1621EB,1EB=100萬TB。這是全球的硬盤產能,那么,全球數據量產生有多少?
同樣是來自IDC第三方的報告,預計到2022年,全球數據產生的量大概是80個ZB,ZB=1000EB,80ZB和1621EB差不多,硬盤產能是全球數字量產能的3%不到,我們產生數據最終能被保存下來的百分比很少,存儲媒介產能速度遠遠趕不上數據產生的速度。
如果不存在硬盤,而是存在SSD或是NAND上,也有一個報告,SSD和其他所有的存儲媒介加起來,全球產能只有硬盤的1/3左右。
所有的記憶媒體能存下來的數據到2020年大概是所有數據量的5%,差距還是非常大的。
從這個層面來看,機械硬盤在不遠的將來還是有活力的,硬盤是存儲行業絕對的主力軍。
郁琳焱介紹,從硬盤的應用程序來看,劃分了三個領域,2.5寸小盤,經典的應用是筆記本電腦;3.5寸的應用是家里的臺式電腦,但目前應用的量正在減少,因為筆記本和臺式機需要存儲的容量不是那么大;另一部分是監控,監控的量增長得非常快。總體加起來,3.5寸的應用還是會上升的。
所謂的大數據,就是要收集盡量多的數據,分析才能盡可能準確,人工智能才能更加智能,這塊的增長會非常大,主要是這塊的增長。
▎未來機械硬盤聚焦在兩個領域:監控和數據中心
郁琳焱分析,未來的機械硬盤會主要聚焦在監控和數據中心這兩個領域。
監控硬盤的市場,按照容量點劃分的話,同樣也有一個17%的年平均復合增長率,這是總容量,這個總容量中細分以后,高容量在增長,低容量持平、略有下降,2TB、4TB、6TB這三個容量的硬盤,基本上涵蓋所有需求的70%左右。
東芝的硬盤,有完整的前端到后端的產品線,有DT、MD和MG系列。
DT系列,專為監控系統設計,有三個容量點,2/4/6TB,主要的用途是家用的監控,小型商用監控,比如說便利店,家用的話比如說別墅。
MD系列,靈活應對未來的系統擴展,有6/8/10TB三個容量點,主要用在辦公室、商業設施如商場,監控有前端的存儲,先存在本地,比如說本地存一個月,一個月再送回后端進行備份,這個是用在本地、前端的部分。
MG系列,超強的容量和高可靠性,最高容量達到16TB,這個系列用在后端數據存儲中心。
16TB用了氦氣封裝技術,傳統的硬盤里面是空氣,對外和空氣有連通,東芝這款16TB是氦氣技術,里面是全密封,氦氣密度比空氣密度低,轉起來阻力小很多,可以降低功耗、降低電費。
▎為何要推薦客人選擇最高容量點?
這么多系列的硬盤,如果要搭建數據中心時,該如何選擇呢?郁琳焱表示,當客戶要搭建數據中心時,她都會推薦客戶選當下現有的最高容量點。
因為無論是站在系統端的角度,還是站在客戶的角度來講,維護數據中心成本的前三位,一個是機架,服務器機架的成本,另外一個是功耗,直白地說就是電費,第三個是硬盤本身的成本。
郁琳焱舉例,假如要搭建200TB的數據中心,又來了一個新的單位,PB=1024TB,那么搭建20萬TB體量的數據中心運行五年,要花多少維護的成本?
如果用6TB的盤搭建的話,大概需要33K的硬盤,五年的運行成本是1640萬美金;如果用16TB搭建,硬盤數量大概是12K多一點,五年運營成本是860萬美金,硬盤數的下降很直接,機架采購數量下降一半,數據中心的場地,整個空間就小,功耗、電費部分,硬盤少功耗肯定少。
再加上16TB是氦氣的技術,整體的功耗具有非常大的下降,不止一半的下降,合在一起,200TB的數據中心,TCO的維護成本會下降48%,這就是為什么要選最高容量點的硬盤。
▎四大新技術領跑硬盤的單位存儲密度
氦氣封裝技術:提高單張存儲量
所有的新技術服務的目標是更高的容量,硬盤的尺寸相對固定了,如何在有限固定的情況下提升容量?我們要提高單位的存儲密度。
東芝發布的MG08,里面有9張磁盤,氦氣封裝技術,高達16TB,下一代的產品會有10張碟。
那么,在碟片固定的情況下要怎么再提高容量呢?
答案是:可以提高單張的存儲量!
圓盤是磁盤,一條一條的是數據的回道,黃色的是數據。數據軌道之間是有一些空隙,為了提高單片的存儲密度,我們把空隙越來越縮小,可以放進去更多的數據軌道。
TDMR技術:克服磁性物質干擾
硬盤為什么也叫磁盤,硬盤是磁性物質讀寫,磁性物質靠太近會有干擾,如何克服這個問題?
軌道幾乎靠在一起,沒有間隙,東芝使用了開發出的TDMR技術,它是兩個磁頭,同時讀一個數據,通過差分補償糾錯,達到準確讀取數據的目的。
MAMR技術:把磁軌變窄、數據塊變小
問題是,磁軌已經貼在一起了,還要再繼續提高密度該怎么辦?
郁琳焱介紹,東芝就想到把磁軌變窄、數據塊變小,于是又孕育出另外一個新技術——MAMR,微波輔助讀取技術,這是激光頭技術,激光頭加上微波輔助效果,去實現能在更小的區域準確的讀取數據,這個會應用到下一代18TB的產品上,會是MG09,預計在明年會出來18TMB的硬盤。
SMR技術:讀寫大段數據
軌道縮小了還要提高密度怎么辦?
追求無止境,三個軌道疊起來了,不僅靠在一起,一個軌道疊一個軌道,覆蓋一部分,像卡片一樣。
SMR技術是一種疊網式的記錄,它適合大段數據的讀和寫,如今的監控系統就是大段數據不停寫、不停回放,這個技術就非常適合監控領域應用。東芝新的DT系列監控盤就是利用SMR技術。
郁琳焱最后總結道,以上四個新技術可以全部疊加運用在一起,可以運用在一塊硬盤上,未來這四個新技術全部疊加應用在一起的時候,因為單個技術最多是16T、18T,全部疊在一起可能做出30T或是40T的硬盤。
在未來,隨著大數據、物聯網、人工智能、5G等技術的不斷突破與發展,全球的數據量將越來越大,而數據的存儲不容忽視。東芝作為全球存儲解決方案的供應商將沿著高性能、高可靠性、大容量的方向不斷努力與精進,為數據存儲提供更加完善的存儲解決方案。
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