UCloud發布了新一代歸檔存儲產品，通過自研的歸檔存儲架構，UCloud把歸檔存儲的價格壓到了0.024元/GB/月，比國內友商的價格要低大約三分之一，價格新低背后有怎樣的創新呢？

參照上圖中的成本構成，存儲業務成本主要由硬件成本和運營成本構成。而UCloud新一代歸檔存儲產品，從硬件和運營方面，都將成本壓到極低。

創新1：國內首次SMR+JBOD高密機型商用落地，性價比新基石

UCloud新一代歸檔存儲采用了西數的SMR磁盤來提升單位容量的性價比。從CMR到SMR是磁盤技術的演進方向，不過，為了追求更大的存儲密度和存儲容量，不得不做出一些取舍，結果就是SMR雖然不支持隨機寫，但非常適合歸檔存儲大量順序寫少量隨機讀的場景。

其實SMR磁盤的爭議很多，關于SMR是否可靠，是否容易損壞的說法很多，但其實完全不用擔心。本質上，就跟當年NAND顆粒處于MLC到TLC的過渡期一樣，后者能帶來容量上的提升，但是是以壽命或者性能作為代價換來的，為了安全地用上TLC，SSD需要在控制器上做許多針對性的優化，而用SMR同樣也要解決許多問題。

由于SMR與CMR的磁道分布不同，導致SMR只支持每次在每個Zone里進行順序寫操作，于是便與原本的CMR的讀寫操作有很大差異，這對于文件系統和軟件層面帶來了很大的挑戰，為此，UCloud在自研的歸檔存儲架構上做出了許多調整，向下兼容了CMR和SMR兩種類型磁盤，向上融合到了UFile對象存儲體系當中。

SMR磁盤屬于新生事物，目前只在部分國外市場上用的比較多，而UCloud是國內最早采用JBOD加SMR磁盤的廠商（首次商用落地），在使用過程中也發現了一些有趣的問題，比如，由于過于追求容量密度，導致觸及機房地板的承重上限，一番調整后，最后就有了容量上的大幅提升。

SMR降低了單位容量成本是一方面，同時，由于單機架整體容量的提升，意味著單位容量占用的CPU和內存資源降低，在降低成本方面也有加成。通過采用西數的SMR大容量磁盤，還有JBOD磁盤柜，將容量密度抬到了新高度，單盤空間提升150%，硬盤數量增加59%，單機架容量提升5.375倍。

SMR磁盤的采用從根本上提升了單盤存儲空間，降低了單位容量成本，降幅大約在10%到20%之間。

創新2：支持磁盤上下電的IO調度，省電費的新高度

硬件以外，接下來的成本優化主要就是靠優化運營了，運營成本的一個大頭就是電費。

為了省電費，大家都很拼。許多數據中心都構建在比較偏遠的地方，占地費用是一方面，主要是因為偏遠的地方電費會有減免，如果當地溫度較低，那還可以省一些空調電費。國外還有人把數據中心放到海里，優勢是可以使用潮汐這個清潔可再生能源，用海水的低溫來降低冷卻成本。

UCloud歸檔存儲的架構中采用了支持上下電的IO調配技術來降低電費能耗，說白了就是：不干活兒的磁盤就不供電，需要干活兒的時候再給它供電。這一做法能降低90%的硬盤能耗，在純寫入場景下，耗能的硬盤數僅為原來的5%，效果還是非常顯著的。

那么，部分硬盤斷電后的性能如何保證呢？UCloud存儲平臺資深研發工程師方然介紹，寫的話是會始終保持有一定的磁盤進行寫操作，讀的話磁盤上下電操作有一定的冷卻時間，在時間內進行IO操作，無需再進行上下電操作就能滿足IO請求。

至于磁盤壽命的問題，方然解釋說，雖然磁盤上下電的次數是有限的，但將上下電的次數分配給壽命期內的每一天每一個小時，并根據這個壽命維護上下電的冷卻時間，這就使得磁盤在壽命期內可以正常使用，無需擔心頻繁上下電造成的壽命問題。

創新3：價格打折，可靠性和可用性不打折

對于在線歸檔服務來說，成本降低絕對不能犧牲可靠性和可用性。

在高可用設計方面，考慮到歸檔存儲使用了大容量磁盤，數據恢復的耗時比較長，而且浪費的存儲資源比較多。

于是UCloud的歸檔存儲架構除了采用較小的Zone為故障修復單位之外還采用雙機頭帶JBOD的架構，每一塊磁盤在同一時間雙機頭可見，當故障發生時候，其中的一個機頭能在一定時間接管所有磁盤。

最終，UCloud歸檔存儲的高可用能達到3個9。

在高可靠設計方面，采用的是大比例EC糾刪碼的做法，為了避免對性能造成影響，UCloud采用了硬件加速方式來提升EC的計算能力。

由于冷存儲的時間跨度比較大，數據量也比較大，磁盤中可能會出現一些靜默錯誤，為了解決這一問題，UCloud在全鏈路上都保留了CRC校驗，保障了數據的安全性。

最終，UCloud歸檔存儲的可靠性能達到11個9的業內主流水平。

為什么不用磁帶和藍光光盤呢？

說到歸檔存儲，許多人都能想到磁帶和藍光光盤存儲，這兩種介質的成本優勢也非常明顯，為什么不用呢？

UCloud存儲平臺研發總監吳斌煒表示，之所以不用主要還是因為UCloud一直以來的技術積累還是在于磁盤方面，有豐富的自研文件系統的經驗和直接操作裸塊設備的經驗。許多主流的云計算廠商也很少有用磁帶和光盤的，磁帶和光盤存儲主要出現在部分企業數據中心內部。

在實際使用中，歸檔存儲也并不是絕對不修改數據，有時候也會需要修改一些數據，由于光盤完全不支持重新寫入，磁帶的擦寫需要花費大量的時間，這也是選擇磁盤的一項原因。

更重要的是，磁盤未來有發展，磁盤廠商都宣布了更大容量盤的發布計劃，這意味著云廠商的用戶將在未來享受技術進步帶來的收益，讓成本一降再降。值得一提的是， UCloud老用戶可以使用新一代歸檔存儲產品，通過配置靈活的生命周期策略將冷數據進行遷移來節省成本。

結語

看完UCloud歸檔存儲的創新，最大的感受就是，云計算不愧是講究規模效應的行業，需要精益求精算成本，才能有競爭力，這樣的創新讓我想起了AWS Nitro將虛擬化層硬化到專有設備里，從而減少主機資源占用的做法，為用戶交付更多資源，最終實現降本增效。

云計算的競爭是方方面面的，但像這種創新是必然要有的。
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