中國(guó)電信江峰：盤(pán)活存儲(chǔ)資源、助力雙碳戰(zhàn)略

云計(jì)算、5G、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等新技術(shù)的快速應(yīng)用，以及傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型加速，帶來(lái)海量數(shù)據(jù)的規(guī)?；奂?，IDC預(yù)測(cè)，到2025年，全球數(shù)據(jù)量將達(dá)到175個(gè)ZB?？焖僭鲩L(zhǎng)的數(shù)據(jù)，層出不窮的數(shù)據(jù)形態(tài)、不斷變化的部署環(huán)境、隨時(shí)出現(xiàn)的安全隱患等，都對(duì)存儲(chǔ)技術(shù)發(fā)展提出了新的要求，成為企業(yè)存儲(chǔ)基礎(chǔ)設(shè)施管理面臨的一項(xiàng)巨大挑戰(zhàn)。

 

一方面，企業(yè)疲于應(yīng)對(duì)上述挑戰(zhàn)，不得不持續(xù)投資擴(kuò)充和升級(jí)存儲(chǔ)系統(tǒng)，另一方面，由于各種規(guī)劃和管理等方面的不足，導(dǎo)致現(xiàn)有存儲(chǔ)空間不能有效利用，造成浪費(fèi)，這已經(jīng)無(wú)法滿足當(dāng)下雙碳戰(zhàn)略的要求。而中國(guó)電信天翼云歷時(shí)五年推出的存儲(chǔ)資源盤(pán)活系統(tǒng)（HBlock），有效地化解了上述難題，堪稱(chēng)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)領(lǐng)域的一大創(chuàng)新。

 

在“2022分布式存儲(chǔ)線上峰會(huì)”上，中國(guó)電信集團(tuán)有限公司云計(jì)算首席專(zhuān)家 江峰在主題演講中講述了HBlock是如何盤(pán)活存儲(chǔ)資源、助力雙碳戰(zhàn)略的。

 

數(shù)據(jù)中心如何面對(duì)“雙碳戰(zhàn)略”

 

“雙碳”戰(zhàn)略，是指為承擔(dān)解決氣候變化問(wèn)題中的大國(guó)責(zé)任，我國(guó)提出“雙碳”目標(biāo)，“二氧化碳排放力爭(zhēng)于2030年前達(dá)到峰值，努力爭(zhēng)取2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和”并且戰(zhàn)略已連續(xù)兩年寫(xiě)入了中國(guó)的政府工作報(bào)告。

 

在IT和互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域，數(shù)據(jù)中心是典型的能耗大戶(hù)。

 

最新數(shù)據(jù)顯示，2020年國(guó)內(nèi)數(shù)據(jù)中心年耗電量為2045億千瓦時(shí)，占全社會(huì)用電量的2.7%；在數(shù)據(jù)中心，IT基礎(chǔ)設(shè)施總能耗占比約為50%，作為其主要組成的服務(wù)器系統(tǒng)、存儲(chǔ)系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備用電分別占到其中的50%、35%和15%；空調(diào)制冷設(shè)備、供配電系統(tǒng)、照明以及辦公等其他能耗占據(jù)另外一半。

 

數(shù)據(jù)中心巨大的耗電量，給科技發(fā)展提供基礎(chǔ)設(shè)施的支撐下，也給電力供應(yīng)帶來(lái)前所未有的挑戰(zhàn)，也加重了環(huán)境污染。

 

顯然，“雙碳”給IT及數(shù)據(jù)中心提出了很大的挑戰(zhàn)。

 

如何降低數(shù)據(jù)中心能耗？江峰表示，對(duì)策者之一是降低制冷系統(tǒng)本身的能耗，如更優(yōu)質(zhì)的空調(diào)設(shè)備、更科學(xué)的冷風(fēng)通道等，其二是提升IT系統(tǒng)本身的利用率。

 

近20年來(lái)，虛擬化逐漸從實(shí)驗(yàn)室走出來(lái)，進(jìn)入了主流的IT生產(chǎn)環(huán)境。虛擬化實(shí)際上是把物理的服務(wù)器從一個(gè)操作系統(tǒng)虛擬成多個(gè)操作系統(tǒng)、多個(gè)物理機(jī)給不同的用戶(hù)同時(shí)使用，提高了這臺(tái)物理機(jī)硬件資源的利用率。這是在計(jì)算領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)提升資源利用率來(lái)降低能耗一個(gè)典型的例子。

 

“提升利用率、提升簡(jiǎn)便性是IT發(fā)展的趨勢(shì)。但在存儲(chǔ)領(lǐng)域，能不能用同樣的方式提升服務(wù)器存儲(chǔ)資源利用率、以及部署和使用存儲(chǔ)資源的效率呢？”江峰表示，這在以前是沒(méi)有的，但今天，隨著HBlock的問(wèn)世，情況發(fā)生了變化。

 

HBlock：一款革命性的存儲(chǔ)產(chǎn)品

 

HBlock是中國(guó)電信天翼云推出的一款革命性的存儲(chǔ)產(chǎn)品，通過(guò)它實(shí)現(xiàn)把服務(wù)器中的存儲(chǔ)資源盤(pán)活。只要在應(yīng)用層安裝上HBlock這個(gè)軟件，就可以把底層一臺(tái)或多臺(tái)服務(wù)器里硬盤(pán)的剩余空間打包，形成一個(gè)高可用、高性能的分布式存儲(chǔ)，企業(yè)無(wú)需花額外投資，就可以把內(nèi)部閑置的存儲(chǔ)空間利用起來(lái)對(duì)外提供服務(wù)，可以充分盤(pán)活企業(yè)存儲(chǔ)資源，帶給用戶(hù)完全不一樣的體驗(yàn)。

 

一個(gè)研發(fā)小故事

 

HBlock作為中國(guó)電信天翼云純自研的一款革命性存儲(chǔ)產(chǎn)品，產(chǎn)品設(shè)計(jì)里包含很多專(zhuān)利性發(fā)明創(chuàng)造，“自適應(yīng)性時(shí)鐘同步方法“就是其中一個(gè)。

 

HBlock是面向弱算、弱網(wǎng)等不可靠環(huán)境設(shè)計(jì)的一款存儲(chǔ)產(chǎn)品，而這類(lèi)不可靠環(huán)境中的時(shí)鐘一致性問(wèn)題是一個(gè)難題。業(yè)內(nèi)傳統(tǒng)做法是采用中心聚合的時(shí)鐘同步方案，比如NTP協(xié)議、GPS等，但是此方法成本較高，且存在單點(diǎn)故障的可能性。

 

HBlock研發(fā)團(tuán)隊(duì)經(jīng)過(guò)精密的設(shè)計(jì)和針對(duì)各類(lèi)企業(yè)應(yīng)用場(chǎng)景環(huán)境的復(fù)雜實(shí)驗(yàn)，最終設(shè)計(jì)出了一種不依賴(lài)NTP協(xié)議等技術(shù)，可以自適應(yīng)不可靠執(zhí)行環(huán)境的全局一致性時(shí)鐘同步方法。這種自適應(yīng)的時(shí)鐘同步方案使企業(yè)內(nèi)的待盤(pán)活存儲(chǔ)硬件不受區(qū)域、網(wǎng)絡(luò)等限制，同時(shí)有效降低時(shí)鐘同步成本、提升存儲(chǔ)系統(tǒng)的整體可靠性，這使得HBlock具備更廣泛的適用性。

 

江峰表示，HBlock具有四大特點(diǎn)：

 

一是兼容業(yè)務(wù)。HBlock以進(jìn)程化的方式運(yùn)行，無(wú)需獨(dú)占服務(wù)器；安裝好HBlock軟件之后，在不影響先前所有任務(wù)運(yùn)行的同時(shí)，就推出了一個(gè)分布式存儲(chǔ)對(duì)外提供服務(wù)，實(shí)現(xiàn) “一機(jī)多用、資源共享、科學(xué)共存“，從而有效提升服務(wù)器資源利用率。

 

二是易用性很強(qiáng)。HBlock通用市面上包括x86、ARM、MIPS等各種標(biāo)準(zhǔn)化的服務(wù)器，支持Linux2.6以上的操作系統(tǒng)，安裝使用時(shí)無(wú)需對(duì)內(nèi)核和操作系統(tǒng)做任何修改。

 

三是雙控制器。獨(dú)創(chuàng)的分布式雙控架構(gòu)，使HBlock可以通過(guò)增加節(jié)點(diǎn)的方式實(shí)現(xiàn)宏觀上橫向擴(kuò)展的同時(shí)，微觀上對(duì)每個(gè)邏輯卷都提供了雙控，對(duì)于客戶(hù)端而言，在使用這個(gè)邏輯卷的時(shí)候可以享受到雙控帶來(lái)的高可用和低時(shí)延，能夠?yàn)殡S機(jī)寫(xiě)實(shí)現(xiàn)高性能的糾刪。

 

四是極高的環(huán)境可靠性。HBlock能夠在弱算、弱網(wǎng)、弱盤(pán)這樣的不確定環(huán)境中使用，極端條件做到數(shù)據(jù)不丟、服務(wù)不停，數(shù)據(jù)從客戶(hù)端直接落盤(pán)，規(guī)避斷電情況下因數(shù)據(jù)寫(xiě)入內(nèi)存但未寫(xiě)入硬盤(pán)導(dǎo)致的數(shù)據(jù)丟失事故，當(dāng)數(shù)據(jù)中心遇到因限電斷電等不可抗力導(dǎo)致的服務(wù)器宕機(jī)的情況時(shí)，存儲(chǔ)資源盤(pán)活系統(tǒng)可以在供電恢復(fù)、服務(wù)器重啟后無(wú)縫恢復(fù)至斷電前的運(yùn)行狀態(tài)，具備可靠的自愈能力。

 

HBlock是一個(gè)只有140MB大小的壓縮安裝包，堪稱(chēng)世界上第一個(gè)能夠把企業(yè)級(jí)分布式存儲(chǔ)做到如此小巧容量的軟件，在低至單核、2GB的空間內(nèi)就可成功安裝，從下載、安裝到初始化，僅需一杯茶的時(shí)間；部署，學(xué)習(xí)、操作、管理、維護(hù)非常簡(jiǎn)單，成本極低。

 

作為一款滿足“低碳”場(chǎng)景要求的硬核存儲(chǔ)，HBlock設(shè)計(jì)了節(jié)能模式：一方面，策略性的讓一部分硬盤(pán)工作，一部分硬盤(pán)休眠。在硬件系統(tǒng)硬盤(pán)進(jìn)入休眠時(shí)，節(jié)能模式會(huì)調(diào)整數(shù)據(jù)分布機(jī)制，策略性地選擇出部分硬盤(pán)處理新寫(xiě)入的數(shù)據(jù)，減少對(duì)其它硬盤(pán)的IO操作，以便其它硬盤(pán)維持或進(jìn)入休眠狀態(tài)，讓盡可能多的硬盤(pán)保持低能耗的休眠模式。

 

一個(gè)典型的應(yīng)用

 

HBlock已經(jīng)服務(wù)了不少的客戶(hù)。以中國(guó)電信天翼云服務(wù)的某企業(yè)項(xiàng)目為例。原本該企業(yè)機(jī)房購(gòu)置了一批服務(wù)器，用于運(yùn)行大數(shù)據(jù)平臺(tái)業(yè)務(wù)。大數(shù)據(jù)平臺(tái)的服務(wù)器計(jì)算和存儲(chǔ)資源配比相對(duì)均衡，存儲(chǔ)硬盤(pán)的容量較大。但由于前期規(guī)劃的原因，大數(shù)據(jù)平臺(tái)沒(méi)有得到充分應(yīng)用，所以整體負(fù)載較輕利用率約為30%，而存儲(chǔ)資源的利用率不足10%。后該企業(yè)因云平臺(tái)業(yè)務(wù)需要，急需擴(kuò)展企業(yè)存儲(chǔ)服務(wù)器提供存儲(chǔ)能力，而傳統(tǒng)的辦法是購(gòu)置專(zhuān)用的存儲(chǔ)，這意味著又是一筆巨大的開(kāi)支。

 

該企業(yè)把HBlock下載到了100多臺(tái)大數(shù)據(jù)服務(wù)器上解壓運(yùn)行，不到半天的時(shí)間，全部服務(wù)器閑置的存儲(chǔ)空間都被盤(pán)活，形成一個(gè)個(gè)高可用、低時(shí)延、高性能的分布式存儲(chǔ)資源池，從而滿足上述私有云建設(shè)的需求。該方案不僅快速把資源盤(pán)活起來(lái)，徹底解決用戶(hù)痛點(diǎn)，而且無(wú)需額外服務(wù)器和硬件采購(gòu)，減少了機(jī)房的能源開(kāi)銷(xiāo)，極大地縮短企業(yè)項(xiàng)目建設(shè)周期，受到了企業(yè)的高度好評(píng)。

 

良好的收效、廣泛的應(yīng)用前景

 

江峰介紹，HBlock是中國(guó)電信天翼云自主研發(fā)的成果之一。初步統(tǒng)計(jì)，該方式無(wú)需增加服務(wù)器，為企業(yè)降低能耗約28%，制冷方面也隨之降低約28%，且在盤(pán)活資源的基礎(chǔ)上有效節(jié)省機(jī)器成本、節(jié)約能源。

 

HBlock，不僅是中國(guó)電信天翼云的理念和技術(shù)創(chuàng)新，也是存儲(chǔ)領(lǐng)域的一大創(chuàng)新。相信它的推廣和應(yīng)用，能為企業(yè)、為社會(huì)和整個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)帶來(lái)創(chuàng)造巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。