傳統(tǒng)外置存儲系統(tǒng)或?qū)⒂瓉矶?上)

作者簡介

張冬，資深存儲專家，《大話存儲》及《大話存儲2》的作者。多年來一直從事存儲技術的設計、研發(fā)及傳授，擁有3項技術專利。現(xiàn)任職于某知名廠商，負責存儲產(chǎn)品/方案的設計與開發(fā)工作。

編者按近10年來，由于數(shù)據(jù)量的迅速飆升，存儲需求日益猛增，由此推動著存儲技術日新月異地向前發(fā)展，并不斷演繹著優(yōu)勝劣汰的故事。現(xiàn)在被廣泛采用的傳統(tǒng)外置存儲系統(tǒng)，因需求而生，隨技術發(fā)展而更新?lián)Q代。不過，固態(tài)硬盤和云計算等技術的出現(xiàn)，也許使這一存儲形式遇到了前所未有的挑戰(zhàn)。本文作者著力分析了外置存儲系統(tǒng)的前世今生，以及未來的前景，本報將分上、下兩期連載。

前世：不斷更新?lián)Q代

1. 硬件發(fā)展，軟件給力

從2002年到2009這7年間，應該說是存儲行業(yè)在中國落地生根的時期。

在這個時期，國內(nèi)有不少存儲業(yè)界的工程師活躍在各種技術論壇里，熱烈討論著存儲系統(tǒng)的基本原理、部署配置等。初期，IBM從LSI公司OEM的FAStT系列存儲系統(tǒng)在國內(nèi)被廣泛使用，而技術論壇里大都是關于該系列存儲系統(tǒng)的討論。在高端存儲中，大家討論的重點則基本聚焦在IBM Shark系列，而對EMC和HDS等專業(yè)存儲公司的產(chǎn)品的關注和探討明顯不如IBM，其中一個重要原因是因為IBM的存儲系統(tǒng)大量與其服務器捆綁銷售，而EMC和HDS這兩家公司卻只有存儲產(chǎn)品。

之后，F(xiàn)AStT的換代產(chǎn)品出現(xiàn)，包括OEM LSI公司的DS4000、DS5000系列等，它們本質(zhì)上是一個硬件規(guī)格不斷提升的過程。然而，存儲行業(yè)的發(fā)展就像一個人的成長過程一樣，首先要長身體，但身體長到一定階段時，就需要長心智了。隨著上層業(yè)務的多樣化發(fā)展，底層存儲不再只是一個提供數(shù)據(jù)存儲的盒子，它需要一些靈活易用的數(shù)據(jù)管理功能來豐富它的價值，比如快照克隆、擴容復制、壓縮重刪、超供回收以及虛擬化等。

在中國，存儲從業(yè)人員的水平也在不斷提高，這從最近10年間國內(nèi)幾個著名存儲論壇中所討論的話題便可以看出。從最初對一些基本概念和彼此間異同的一知半解，到后來對各廠商中高端存儲設備的內(nèi)部架構以及各種數(shù)據(jù)管理特性、原理、實現(xiàn)、價值及應用場景的討論，以及之后更進一步探討存儲系統(tǒng)的選型、部署和規(guī)劃管理等，我相信隨著國內(nèi)業(yè)界對存儲的不斷認知和積累，包括廠商、集成商和最終用戶，大家的水平不斷提高，終將會形成更加專業(yè)的氣氛和促使國內(nèi)廠商不斷自主研發(fā)進取的動力。

2. Scale-Out受追捧

最近10年間，存儲廠商發(fā)生了不小的變遷。2008年，IBM將早先收購的XIV推向了市場，并且定位在高端存儲級別，引起了不小的轟動，這是個里程碑式的事件，它不僅象征著傳統(tǒng)高端存儲封閉式架構的土崩瓦解，而且還引起了一股Scale-Out熱。緊其隨后，EMC把經(jīng)營了多年的傳統(tǒng)高端Symmetrix DMX系列的核心軟件遷移到了開放式硬件平臺上，推出了新一代Scale-Out高端存儲系統(tǒng)Symmetrix V-Max。之后一年，HDS也按捺不住，將其傳統(tǒng)高端存儲USP V也遷移到了開放硬件平臺，變身成了VSP存儲系統(tǒng)，并宣稱其為Scale-Out架構，但VSP并不十分開放，其形態(tài)上，筆者認為依然是傳統(tǒng)高端的封閉式架構，不過CPU從Power PC變成了Intel x86，同時保留了ASIC芯片，外觀上采用大背板，CPU、內(nèi)存、IO板分離式熱插拔，這些依然還是傳統(tǒng)高端存儲系統(tǒng)的元素。

3. 統(tǒng)一存儲被認可

2011年，EMC將其Celerra產(chǎn)品當做機頭，后端掛接CLARiiON存儲，包裝成了VNX系列，當然硬件平臺是升級之后的。這個產(chǎn)品沒有什么本質(zhì)創(chuàng)新，但其同時推出了一款低端的VNXe系列，該產(chǎn)品看似低端，其實暗藏玄機。筆者今年3月曾在文章《VNXe會給存儲系統(tǒng)帶來顛覆性變革嗎？》中詳細剖析了VNXe內(nèi)部，并做出推斷，存儲+虛擬機就是百變金剛，存儲+計算，即應用存儲很有可能會是后續(xù)外置存儲系統(tǒng)的發(fā)展方向。果不其然，在今年9月的VMware World大會上，EMC明確地表述了這個觀點，存儲直接運行虛擬機，直接與應用結合，搶占部分服務器市場。在應用存儲這方面，國內(nèi)某軟件公司就頗具前瞻性。

2010年，IBM將其多個產(chǎn)品的多個模塊進行了堆疊組合，形成了Storwize V7000中端存儲產(chǎn)品，這款產(chǎn)品可以說是IBM真正自主研發(fā)的第一款中端存儲系統(tǒng)。EMC在經(jīng)歷了Symmetrix V-Max變革之后，在中端存儲系統(tǒng)產(chǎn)品線，也終結了其CX系列，改頭換面為VNX系列，后者實則是CX系列升級的硬件版本加上Celerra NAS機頭組合而成的一款所謂Scale-Out的統(tǒng)一存儲。

今年9月，HP也成功地將其收購的3PAR存儲硬件升級為P10000產(chǎn)品型號。

說到統(tǒng)一存儲，必須提到NetApp。作為EMC的頭號對手（存儲界僅剩下三家專業(yè)聚焦存儲的巨頭，為EMC、NetApp、HDS），NetApp是一個老牌存儲公司了，它上世紀90年代靠獨立NAS起家，之后通過在文件系統(tǒng)上虛擬塊空間，從而支持了塊級訪問，并提出了Unified Storage（統(tǒng)一存儲）概念，廣受業(yè)界追捧，直到今天還沒退火。NetApp憑借其強大的增值功能和簡便的配置占據(jù)了NAS市場老大的位置。從早期的FAS270、FAS980，到后來的FAS2000、FAS3000、FAS6000，直到最近的FAS3200和FAS6200，NetApp在硬件平臺上遷移得很平穩(wěn)，形態(tài)上沒有什么大的變化（除了最近的FASx200系列平臺支持IO擴展柜之外）。NetApp的核心競爭力在于其軟件，它從ONTAP 7.0操作系統(tǒng)開始，支持Flexvol特性，這也是存儲業(yè)界第一個Thin技術的原型，不過，“Thin”這個詞似乎并不是NetApp推廣出來的。其核心層WAFL文件系統(tǒng)是一個非常強大的角色，號稱“The last word in filesystem”的ZFS就是借鑒了WAFL的思想，并在多方面進行了改良的文件系統(tǒng)，以及變種BTRFS。

然而，這樣一個看似紅紅火火的存儲市場，即將迎來的可能會是一個嚴酷的冬天。

今生：遭遇挑戰(zhàn)

從存儲產(chǎn)品形態(tài)變化可以看得出來，在硬件形態(tài)上，高端存儲傳統(tǒng)架構崩塌，轉(zhuǎn)為開放式架構，那么存儲與服務器架構已經(jīng)沒有本質(zhì)區(qū)別，這一步的變化已經(jīng)奠定了外置存儲系統(tǒng)體系走向崩塌的基礎。一個事物總是要向前發(fā)展，傳統(tǒng)雙控存儲系統(tǒng)在大架構體系上已經(jīng)沒有可以拿得出手的新鮮東西了，所以不得不向Scale-Out架構來發(fā)展，就像CPU多核化一樣，上百核的CPU都已經(jīng)可以商用了。那么，對于存儲系統(tǒng)來說，Scale-Out的下一步又會是什么呢？在沒有革命性新技術出來之前，筆者認為，外置存儲也就只能這樣了，無非就是硬件規(guī)格、接口速率的提升過程，激進一些可能直接以磁盤為單位來做Scale-Out，讓控制器節(jié)點數(shù)達到系統(tǒng)內(nèi)的硬盤數(shù)量級，而每個控制器節(jié)點規(guī)格可以降低，但是這始終還是Scale-Out。

那么，為什么外置存儲系統(tǒng)后續(xù)的日子會越來越難過？這還得從最近的兩個熱門話題說起，一個是固態(tài)存儲介質(zhì)，另一個則是炒得火熱的“云”。

1. 存儲與服務器同質(zhì)化

上一代存儲產(chǎn)品在硬件上還是頗具特色的，尤其是以EMC Symmetrix和HDS USP為代表的高端平臺，在大背板上安插CPU板、內(nèi)存板、IO板等。在上一代高端存儲中，普遍使用PowerPC處理器，而中端產(chǎn)品中則到處可覓ASIC的身影，比如IBM DS4000/DS5000、HDS AMS2000等。但到了今天，Intel處理器的x86硬件平臺似乎已經(jīng)統(tǒng)治了從高端到中端甚至中低端的存儲陣列，內(nèi)部架構與普通x86 PC服務器無異，只是外觀以及其他一些專門為硬盤槽位以及維護性考慮的細節(jié)上略有不同。而只有一些低端產(chǎn)品依然使用ASIC來降低成本。

外置存儲發(fā)展到這個階段，已經(jīng)在硬件上失去了它獨立發(fā)展的“借口”。其次，在軟件上，外置存儲的“借口”似乎也越來越脆弱。隨著各種卷管理軟件，比如傳統(tǒng)的LVM、CLVM甚至GLVM以及Windows平臺下的動態(tài)卷越做越強，還有Symantec從VERITAS繼承來的馳騁多年依然寶刀未老的VxVM以及Storage Foundation平臺，再加上號稱“The last word in filesystem”的ZFS以及其變種Btrfs，甚至原Sun公司的統(tǒng)一存儲軟件ComStar等平臺，這些角色的發(fā)展對于傳統(tǒng)外置存儲的軟件層來說都是威脅。比如ZFS，容錯保護、數(shù)據(jù)校驗糾錯、快照、Thin、重復數(shù)據(jù)刪除、Clone、Replication等外置存儲用來增值的特性，它也都已經(jīng)集成了，只要將其架設到JBOD或者服務器自帶存儲介質(zhì)上，即可形成一個差不多的存儲系統(tǒng)，既可以用做自身使用，也可以通過SCSI Target向外部提供存儲空間，成為一個獨立的存儲設備。

2. 固態(tài)存儲介質(zhì)終將一統(tǒng)天下

固態(tài)存儲介質(zhì)的好處想必大家都已經(jīng)很了解了。固態(tài)存儲介質(zhì)遲早會取代機械磁盤，這是大勢所趨，雖然短期內(nèi)不太可能，但不排除若干年之后不會發(fā)生。固態(tài)存儲介質(zhì)的可靠性、容量、存儲密度以及成本均會變得越來越讓人容易接受。機械磁盤屆時已經(jīng)沒有必要存在，而磁帶可能相對于機械磁盤要稍晚些一樣會被固態(tài)存儲介質(zhì)所替代。Flash硅片也有不同的規(guī)格等級，使用低規(guī)格大容量的Flash陣列完全可以提供比傳統(tǒng)物理帶庫或者VTL更劃算的備份介質(zhì)。這樣，從RAM到歸檔設備，一條路下來就不會有任何機械部件存在，而且性能和成本可以是平滑下降的。

相信不少人都在機房看到過某些高端存儲產(chǎn)品占用了整整一個機柜的空間，風扇呼呼地吹著，噪音讓人頭疼，結果上面只插了幾十塊甚至十幾塊磁盤。拋開其他因素，從任何方面講，這都屬于投資浪費。這幾十塊機械硬盤在高端存儲上所能提供的性能，可能只需要幾塊SSD就可以滿足了。至于在容量方面，目前很多應用環(huán)境中，所配置的容量都是過剩的，由于機械盤無法提供太高的IOPS，不得不用幾十塊、上百塊甚至數(shù)百上千塊磁盤來堆出所需要的性能，然而磁盤容量的增長速度遠比性能增長的速度快，那么，數(shù)百塊600GB的磁盤，就可以達到上百TB的空間，而這些空間絕大多數(shù)可能都被浪費了，只因為單個機械盤的性能不夠。機械盤拿數(shù)量來換性能，容量過剩；而SSD則是性能過剩，容量稍小，且價格太高。但是容量和壽命問題可以隨著技術的發(fā)展不斷得到解決，價格也會不斷降低，而且如果從耗電、占地等多個方面綜合判斷，SSD顯然是劃算的。