希捷Exos硬碟內建MACH.2雙磁頭驅動臂技術 助微軟IOPS效能近乎倍增

希捷 Exos 2X14 企業級硬碟主打創新的 MACH.2 雙磁頭驅動臂技術

希捷最新的Exos 2X14 企業級硬碟率先採用創新的MACH.2™ 雙磁頭驅動臂技術，目前正在為客戶資料中心佈署進行測試。MACH.2 技術已在內容傳遞網路 (content delivery networks, CDNs) 、影像串流、郵件伺服器、備份/傳遞服務、Hadoop、雲端應用程式以及其他許多不同領域展現了相較於單磁頭驅動臂硬碟的優勢。

微軟預期希捷MACH.2多重驅動臂Exos 2X14 企業級硬碟將會非常成功。其目標為維持包括Microsoft Azure以及Microsoft Exchange Online電子郵件服務在內的微軟雲端服務所需的IOPS（每秒讀寫次數），並同時增加每個資料中心插槽的儲存容量。初期測試結果顯示，MACH.2確實能夠在高IOPS的工作負載下帶來預期的優勢。

微軟已完成了Exos 2X14首輪功能佈署測試，包括全資料中心架構的相互操作性與相容性測試、產品耐用度、可靠度、與Project Olympus系統架構的整合難易度、以及IT架構師們所尋求的關鍵優勢，也就是MACH.2所能帶來的效能提升。

為了將MACH.2技術應用於微軟雲端空間，微軟合作夥伴架構師 Aaron Ogus 從技術還在初期開發階段時便直接與希捷合作。

Aaron Ogus表示：「我們在Exos 2X14 的開發產品組上做了許多初期測試，現在也已測試希捷Exos2X14 早期客戶測試產品組，分析顯示吞吐量與IOPS已達到將近原先的兩倍，符合我們對MACH.2技術的期待」。

為評估MACH.2硬碟的效能，微軟使用了如Microsoft Exchange Server Jetstress 等可靠工具，在伺服器上模擬Exchange 2013 及Exchange 2016 磁碟讀寫負載，驗證磁碟子系統的效能與穩定度。微軟已測試循序吞吐量（模擬備份或串流）以及隨機讀取IOPS（模擬超大規模與CDN 工作負載）等測試。

Aaron Ogus指出：「我們已模擬工作負載一段時間，隨著希捷的MACH.2技術發展，我們已與希捷建立合作夥伴關係，確保MACH.2的效能可達到我們的業務需求。我們的目標是達成與目前所佈署的單磁頭驅動臂硬碟相比接近兩倍的吞吐量，而我們的測試顯示MACH.2技術已達成此目標。」

MACH.2解決了每TB的IOPS及每TB成本等雲端資料中心需求

雲端客戶在其資料中心佈署了大批3.5吋硬碟，並需要管理橫跨多種裝置及機架的應用儲存節點。為滿足服務層級協定 (SLA, Service Level Agreements) 要求，這些雲端客戶必須符合特定的效能標準，例如所有硬碟容量的IOPS及指令延遲，而這些效能標準是以在特定延遲下每TB 的IOPS來計算。

資料中心架構師也將企業級SSD視為一種提供高IOPS的方法。依據每個應用程式的容量、IOPS、吞吐量、散熱系統等環境成本、及一般成本等不同的需求，SSD或許會是合理的選擇。但是，硬碟具有較低的每TB成本與更高的容量，只要能夠提供所需的IOPS，硬碟便是最能夠有效提升容量的選擇。

藉由兩個能夠獨立讀寫同一硬碟的磁頭驅動臂，希捷MACH.2技術解決了每TB的IOPS 挑戰，在同一硬碟內達到並行性，進而使效能倍增。在同一硬碟內，讀寫磁頭的上半部分由一個驅動臂支援，而下半部分則由第二個驅動臂所掌控。每個驅動臂各自可負責硬碟總容量的一半。

MACH.2如何使Microsoft Exchange 伺服器架構受益

雲端資料中心的佔地面積非常寶貴，因此雲端服務供應商正試圖為許多應用程式在同一佈署位置內提供更高的IOPS。                                            

MACH.2 硬碟將會用於支援包括Azure 與Exchange在內的所有微軟CSP服務，多元的應用程式共享同一佔地面積也彰顯了空間的寶貴。微軟希望減少佈署位置成本，而其成本直接取決於佔地面積、電源、散熱等因素。當客戶發現IOPS在現有的硬碟類型開始下降時，他們必須尋找其他方案，例如使用雙磁頭驅動臂硬碟。

Microsoft Exchange 架構隨時都在為最大化伺服器吞吐量而調整。希捷的MACH.2技術將使Exchange 能夠在達成服務層級協定 (SLA)要求的同時，持續佈署如14TB 2X14的更高容量硬碟，因為希捷的MACH.2技術讓微軟獲得在此容量中支援Exchange所需的吞吐量。

MACH.2預防「擱置」的容量

一個硬碟裝置只要能夠達到或超過客戶所需的每TB的IOPS 門檻，裝置上的所有容量皆能被加以利用。但若是硬碟每TB的IOPS低於應用負載所需的門檻，客戶將無法在此工作負載下利用所有的容量，這個問題被稱為「擱置容量 (stranded capacity)」。

希捷雲端產品經理James Borden解釋擱置的容量所帶來的難題：「硬碟容量不斷增長，但更快速傳輸資料的能力並沒有相對提升。如果不使用雙磁頭驅動臂技術，在超過某個容量時，每個硬碟的最大吞吐量將會限制硬碟所能提供的服務品質。 例如，為維持所預期的服務品質，一個16TB硬碟需要8TB硬碟兩倍的吞吐量。當應用程式需求開始超過儲存裝置所能提供的最大IOPS，唯一的解決方式是在裝置上放較少的資料，也就造成了擱置容量」。

Borden進一步解釋：「解決擱置容量的辦法之一是採用短行程(short stroke)策略。將資料的子集放在硬碟的外徑，並用內徑儲存不需要相同服務品質、且相對較不重要的資料。在此方法下，至少硬碟不會只能使用三分之二的容量，但還是會讓資料管理變得更加複雜，也無法保證隨時都能充分利用已安裝的容量」。

但若佈署內建MACH.2技術的Exos 2X14硬碟，將不再需要採用短行程策略。資料中心可在每個插槽安裝14TB雙磁頭驅動臂硬碟，對應用程式來說，就相當於採用了兩個高吞吐量的7TB硬碟，卻只佔用了一個插槽位置。

希捷與微軟專為達成CSP目標共同開發 MACH.2技術

希捷首款Exos 2X14雙磁頭驅動臂的設計與功能直接回應了客戶的需求。在整個MACH.2雙磁頭驅動臂技術的開發及後續發佈過程中，微軟一直是希捷非常緊密的合作夥伴。

希捷雲端應用全球銷售主管Chris Hensley表示：「我們在MACH.2 的開發過程中一直與微軟在他們的資料中心合作，他們從最初的構想階段開始就相當支持這項技術。我們不斷地與微軟溝通如何解決他們所定義的每TB的IOPS問題，我們的MACH.2雙磁頭驅動臂架構也隨之進化。」。

希捷雲端產品經理James Borden亦表示：「微軟在每一階段都與我們並肩合作，我們也讓他們參與每一個流程，從非常早期的硬碟樣品階段就一直受益於他們的見解。微軟在裝置架構的初期便與我們合作，確保我們所設想的是他們能夠實際佈署的產品。因此，我們採用LUNs與SAS雙架構，既符合微軟資料中心架構，也合理反映其他大型CSP可能使用的架構，這也是開發MACH.2初期架構的關鍵。」

隨著Exos 2X14雙磁頭驅動臂計畫的發展，該硬碟系列將提供多種版本與規格，滿足所有企業使用案例需求。