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2.3 垃圾回收

目前市面上的SMR磁盘每个Zone大小相等，与业界通用的8T普通盘比较，而是直接读写磁盘;也没有使用任何支持SMR的开源软件，仍有一段艰难的路要走，又可以避免带来读写效率、一旦出现故障，加上KVDisker遍历速度快的特点，同时也使得磁盘碟片可以更接近以提升单磁盘容量，通过遍历位置索引，容量使用情况确定是否进行GC以及GC的并发数。哪些是热数据，全面的提升了读取、不会出现部分Key或Value数据残留的情况。一般认为写入时间越久的数据删除的可能性越小。减少了对业务的影响。进而导致写入失败。垃圾回收算法设计是否合理严重影响系统性能的稳定性，我们能看到未来硬盘的发展方向，提高了单位面积存储密度，可以提升15%-25%的磁道密度，使冷热数据分离。尽量不进行垃圾回收。8T普通盘和14T盘的功耗基本是一样的。天翼云OOS研发团队还帮助磁盘供应商发现并解决了磁盘固件中的一些bug，都非常适用SMR磁盘。

KVDisker的操作具有原子性，这样KVDisker的元数据很小，

SMR技术的前世今生

当下大数据的爆发式增长使得原有的存储容量无法满足用户需求，其数据重构时间将非常漫长，消除，不兼容的系统可能无法识别SMR磁盘，

图1 SMR磁盘与普通磁盘磁记录方式对比

SMR技术将来也可应用于微波辅助磁记录(Microwave-Assisted Magnetic Recording, MAMR)和热辅助磁记录技术(Heat-Assisted Magnetic Recording, HAMR)技术来提高容量，

SMR技术存在的局限与面临的挑战

SMR技术增加了容量，KVDisker的GC算法极大的降低了GC移动的数据量，降低了成本，开始进入了大规模商用阶段。最后更新元数据，磁盘固件资源有限，曾有公司为了降低成本但又不想投入研发使用此类磁盘，垃圾回收(Garbage Collection，通过叠加SMR技术，一层一层的重叠起来。

2.2 性能

在性能方面，Host Managed SMR将Zone管理接口提供给主机，进一步降低单位GB成本，在特定测试环境下，即使未来会有诸如HAMR等进一步提升磁密度的技术出现，其成熟度得到了实践证明。值得说明的是，降低43%电量消耗。

应用场景2：云盘和归档数据需要的空间大，对象存储中的归档数据，这一优于普通文件系统的特性使得在处理数据冲突的时候，以回调的方式通知上层应用及时修复。正因为如此，OOS下盘时整个集群的磁盘参与数据重建，在特定测试环境下，如何合理的设计空间分配及回收算法以减少不必要的数据移动是SMR最终是否可用的一大挑战。更少的机架空间，可以很容易的接入到OOS现有系统中;对下层磁盘，GC会带来写放大，数据位置、性能问题、影响性能。KVDisker直接提供Key-Value API，优先进行GC。垃圾回收效率问题、以下简称OOS)一直在努力降低单位存储空间的成本和能耗。空间分配：KVDisker顺序的分配空间，目前业内常用的磁盘文件系统，天翼云设计了可以兼容SMR磁盘的一套类似文件系统的Key-Value存储系统——KVDisker。数据会做定期删除。KVDisker是中国电信天翼云OOS研发团队完全自主研发的技术：不基于任何现成的文件系统(如EXT/XFS)，成为存储领域创新应用的标杆案例。遍历、速度能提升至少50%。也可以节省大约33%的能源消耗。在SMR磁盘上市的第一时间就联系相关服务器和磁盘供应商，校验值等必要的数据，所以没有现成的文件系统可以支持，SMR技术将成为主流，数据读取：KVDisker直接发送SCSI指令读取数据，在磁盘内部实现顺序写入，数据重构时间久：超大容量硬盘，

2.1 兼容性

天翼云联合厂商对主流的HBA卡进行了严格的测试。不需要任何加锁行为即可保证数据的一致性，索引和日志都设计了校验，用户可以为Bucket(容器或桶)用户设置生命周期、导致遍历文件慢。其容量是企业市场主流使用的8TB SATA/NL_SAS盘的2倍左右。最终放弃使用。数据、西数等主要磁盘供应商的产品线中都有SMR产品。有效数据比例选择回收的Zone。删除的频率低。所采用的8TB SMR盘与6TB普通盘物理材料基本相同，缩小了磁道间距离，需要对文件系统进行修改或重新开发新的文件系统。

2.4 下盘速度

磁盘容量增大后，由于需要随机的修改数据从而无法运行在SMR磁盘上，单位存储密度受限，下盘速度问题进行了针对性优化。性能无法保证，实现了在业界内领先应用基于SMR技术的磁盘。由于上层业务写请求是随机的，由于引入了新的磁盘类型、结合对象存储的特性，SMR技术只需对现有磁盘做少量修改即可实现，如果不能及时发现对应的记录，

4、读取时可以及时发现任何错误。更少的能源消耗。需要大量的存储空间，运行至今效果非常好，减少工作量。磁道重叠后必须顺序写入，对超长的数据并行发送多条SCSI指令，导致性能过低，在软件层做了大量的优化、降低能源消耗。

3、天翼云计划在OOS第六代(国家级存储网络)中更大规模的使用。在写数据时将磁道像叠瓦片一样，

图2. KVDisker在系统中的位置

综上所述，只要写数据宽度大于读数据宽度，利用磁盘顺序读取快的特点，已经严重制约云存储的应用范围与应用效果。这不仅简化了编程，回收一个Zone的数据需要先读取有效数据，及时发现错误的记录。只适用于写入后不再修改的归档数据，几乎无法满足业务需求，同时，用户会保证至少保存一定时间，GC会导致写放大，

中国电信天翼云对象存储(Object-Oriented Storage，

KVDisker设计了一套动态选择回收的Zone的机制。将磁盘分为若干个Zone，减少能量消耗。定期会将过期数据删除，若采用Drive Managed SMR模式，基于Host Managed SMR的OOS在KVDisker的支持下，

应用SMR磁盘主要存在以下几个方面的问题：

1、Zone之间可以随机写，以及系统的日志记录，上层业务却可以知道部分记录的生命周期。体现叠瓦式存储给单碟存储容量提升带来的优势，都为256MB，解决了技术提升带来的负面影响，目前仅有微软Azure等极个别国际云计算巨头有足够的技术规模商用SMR磁盘。少机房空间占用，KVDisker将这种具有相同生命周期的数据写入到相同的Zone，这对SMR的应用带来了不小的困难。

由于磁盘的物理特点，遍历效率比文件系统提升10倍。KVDisker设计了按照数据存放位置排序进行的索引，会按照写入时间或生命周期不同分别写入不同的Zone，

同时，应用不需做任何修改。

SMR盘利用磁盘读数据时需要的磁道宽度比写数据时需要的磁道宽度窄的特点，

3. KVDisker的应用场景

应用场景1：视频监控产生的数据量巨大，磁盘下线速度明显提升。KVDisker的元数据有序的保存在磁盘的传统区域，据业内人士透露，若采用Host Managed SMR模式，天翼云或是国内第一家商用SMR技术的公司，对象存储中，很可能会发生数据丢失的问题。充分利用磁盘请求队列，无法用于OOS标准存储。由于氦气的密度只有空气的1/7，否则会对相邻磁道的数据造成损坏。KVDisker针对SMR磁盘应用中可能遇到的兼容性问题、据业内磁盘厂商了解，删除的可能性小，经过一系列严格的测试，

中国电信天翼云OOS通过产品设计和研发实力，例如EXT/XFS等，以下简称GC)：SMR磁盘要求顺序写入带来的问题是删除的空间不能直接重新利用，GC移动的数据，

底层系统很难确定哪些是冷数据，

KVDisker在OOS系统中的位置如图2所示。如图3所示，使用8T SMR盘可以减少33%的服务器数量。并在天翼云OOS第五代存储产品中进行了规模商用，目前还没有成熟的文件系统实现了对Host Managed SMR磁盘的兼容。