2021年的數(shù)字存儲(chǔ)預(yù)測(cè)第三部分：通用存儲(chǔ)體系結(jié)構(gòu)、NVMe等的發(fā)展

2020年的疫情大流行逼迫我們?cè)诩肄k公，使我們了解到數(shù)據(jù)連接中數(shù)字連接以及計(jì)算，內(nèi)存和網(wǎng)絡(luò)的重要性?？上攵咔榱餍薪Y(jié)束后，在大流行期間創(chuàng)造的偏遠(yuǎn)工作趨勢(shì)將繼續(xù)。根據(jù)INAP的最新調(diào)查報(bào)告，“ 54％的人表示…大流行促使他們的組織將應(yīng)用程序和工作負(fù)載移出了內(nèi)部部署。IT專業(yè)人員還面臨著他們預(yù)期在2021年面臨的最大挑戰(zhàn)，調(diào)整基礎(chǔ)架構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)策略以實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期遠(yuǎn)程工作。”

一些行業(yè)尤其受到大流行的影響，因此不得不在存儲(chǔ)技術(shù)的幫助下爭(zhēng)先恐后地尋求生存之道。例如，在2020年的大部分時(shí)間里，實(shí)時(shí)視頻投影將被關(guān)閉或受到嚴(yán)重限制。據(jù)Spectra Logic副總裁或產(chǎn)品管理和解決方案工程副總裁David Feller表示，“大流行導(dǎo)致了媒體和娛樂(lè)業(yè)（遭受重創(chuàng)的行業(yè)之一），幾乎完全依賴于重用先前存在的內(nèi)容，因此對(duì)歸檔的訪問(wèn)絕對(duì)至關(guān)重要。”

此舉將支持新的工作模型，提供對(duì)存檔的便捷訪問(wèn)，以及機(jī)器到機(jī)器數(shù)據(jù)生成和數(shù)據(jù)移動(dòng)的增長(zhǎng)（隨著IoT，AI和其他大數(shù)據(jù)應(yīng)用程序的增長(zhǎng)），將推動(dòng)數(shù)字存儲(chǔ)和存儲(chǔ)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。內(nèi)存系統(tǒng)。我的2021年數(shù)字存儲(chǔ)預(yù)測(cè)的第三部分也是最后一部分，將探討2021年及以后的存儲(chǔ)/內(nèi)存系統(tǒng)趨勢(shì)。

我們將探討通用存儲(chǔ)體系結(jié)構(gòu)（NAS，SAN和對(duì)象存儲(chǔ)），NVMe和NVMe-oF（基于結(jié)構(gòu)）以及CXL和GenZ的發(fā)展，并討論這些技術(shù)如何實(shí)現(xiàn)分解和可組合的數(shù)據(jù)中心。我們還將討論使用特殊和通用加速器的計(jì)算存儲(chǔ)和內(nèi)存處理以及分布式處理的一般增長(zhǎng)。最后，我們將研究存儲(chǔ)安全性的發(fā)展和需求，以應(yīng)對(duì)勒索軟件和其他網(wǎng)絡(luò)安全攻擊。

NAS（將數(shù)據(jù)作為文件訪問(wèn)）通常與非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)（例如視頻和醫(yī)學(xué)圖像）相關(guān)聯(lián)，而SAN通常與已定義（結(jié)構(gòu)化）的工作負(fù)載（例如數(shù)據(jù)庫(kù)）相關(guān)聯(lián)。高性能可擴(kuò)展NAS在AI和大數(shù)據(jù)分析應(yīng)用程序的存儲(chǔ)中也起著重要作用。但是，對(duì)象存儲(chǔ)（大型數(shù)據(jù)中心中最常見的存儲(chǔ)）也用于非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)。橫向擴(kuò)展NAS有時(shí)可以與對(duì)象存儲(chǔ)可擴(kuò)展性競(jìng)爭(zhēng)。此外，許多用于文件級(jí)訪問(wèn)的軟件平臺(tái)為NAS或通過(guò)網(wǎng)關(guān)或其他訪問(wèn)對(duì)象存儲(chǔ)的方法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行文件訪問(wèn)提供了一些優(yōu)勢(shì)。預(yù)計(jì)2021年對(duì)象存儲(chǔ)和橫向擴(kuò)展NAS都將增長(zhǎng)。

數(shù)據(jù)中心應(yīng)用程序中的對(duì)象存儲(chǔ)通常用在容器化的工作流中，可以根據(jù)需要旋轉(zhuǎn)或旋轉(zhuǎn)。創(chuàng)建和管理容器化應(yīng)用程序的持久性存儲(chǔ)已受到許多不同工具的歡迎。其中一些工具也是可跨多個(gè)混合數(shù)據(jù)中心或云存儲(chǔ)的存儲(chǔ)解決方案的一部分。Zedara表示：“將數(shù)據(jù)從本地遷移到云或在云之間遷移的需求是使用容器可以克服的挑戰(zhàn)，擁有一個(gè)通用平臺(tái)將使容器化在2021年達(dá)到新的水平?！钡?021年，容器化應(yīng)用程序和多云環(huán)境的存儲(chǔ)和內(nèi)存開發(fā)將增長(zhǎng)。

在云存儲(chǔ)增長(zhǎng)的同時(shí)，它并不能完全取代本地存儲(chǔ)。Cloudian的CMO Jon Toor表示：“現(xiàn)在，所有公共云提供商都提供內(nèi)部部署解決方案，該解決方案將公共云和內(nèi)部部署定位為應(yīng)結(jié)合使用的環(huán)境，而不是被視為一個(gè)或多個(gè)決策。此外，企業(yè)存儲(chǔ)提供商已經(jīng)升級(jí)了他們的云游戲，建立了與公共云一起工作而不是與之競(jìng)爭(zhēng)的新解決方案。隨著雙方朝著中心方向發(fā)展，不可避免的結(jié)果是組織將把公共云和內(nèi)部部署視為企業(yè)存儲(chǔ)硬幣的兩個(gè)方面?！?除了傳統(tǒng)的內(nèi)部部署和云計(jì)算，隨著物聯(lián)網(wǎng)和更高速度的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的興起，網(wǎng)絡(luò)邊緣和端點(diǎn)的更多存儲(chǔ)和處理在2021年及以后將變得很普遍?！?/p>

優(yōu)化存儲(chǔ)成本和性能的存儲(chǔ)分層僅將訪問(wèn)最多的數(shù)據(jù)放在最快的（通常是SSD）存儲(chǔ)設(shè)備上。隨著數(shù)據(jù)量的增長(zhǎng)，可訪問(wèn)或存檔檔案中的數(shù)據(jù)量將增加。IBM全球超級(jí)增長(zhǎng)存儲(chǔ)OM的Shawn O. Brurne表示：“由于2020年的挑戰(zhàn)，只有33％的IT預(yù)算縮減了，大多數(shù)預(yù)算將支出與移動(dòng)訪問(wèn)和安全性增強(qiáng)相結(jié)合。在保留一些基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)更改的同時(shí)，存儲(chǔ)需求也在不斷增長(zhǎng)。Active Archives是最有效的降低基礎(chǔ)架構(gòu)成本的方法，并且無(wú)需考慮罰款。大流行期間云存儲(chǔ)中產(chǎn)生的增長(zhǎng)將導(dǎo)致Hyperscale和Hyperscale-lite存儲(chǔ)提供商在活動(dòng)歸檔上的支出增加?！?/p>

NVMe現(xiàn)在是新SSD存儲(chǔ)系統(tǒng)的主要存儲(chǔ)接口。NVMe在PCIe物理總線上工作，因此其性能將隨著未來(lái)PCIe總線的發(fā)展而不斷提高。NVMe over Fabric（例如光纖通道和以太網(wǎng)）不僅可以廣泛使用各種遠(yuǎn)程直接內(nèi)存訪問(wèn)（RDMA），還可以幫助實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)池和服務(wù)器分解（包括分布式計(jì)算方法，通常稱為計(jì)算存儲(chǔ)，如下所述） ）。隨著PCIe Gen4和早期Gen5總線的問(wèn)世，基于NVMe的存儲(chǔ)解決方案將在2021年繼續(xù)占據(jù)主導(dǎo)地位，并具有更快的連接性。下圖顯示了可分解的可組合基礎(chǔ)架構(gòu)與傳統(tǒng)的融合基礎(chǔ)架構(gòu)有何不同。

融合基礎(chǔ)架構(gòu)與可組合基礎(chǔ)架構(gòu)的比較

CXL接口還運(yùn)行在PCIe總線上，與計(jì)算機(jī)上的傳統(tǒng)內(nèi)存通道不同，它支持具有不同特性的內(nèi)存（異構(gòu)內(nèi)存），例如Intel的Optane和DRAM，但也可能還有其他內(nèi)存。CXL被吹捧為提供分解和合并內(nèi)存的方法，并且還將導(dǎo)致接近內(nèi)存的分布式處理，通常稱為內(nèi)存中計(jì)算。

CXL計(jì)劃還與GenZ計(jì)劃一起加入，人們普遍同意在盒子內(nèi)使用CXL，GenZ用于盒子到盒子和機(jī)架到機(jī)架的連接。CXL和GenZ可能會(huì)在2021年的早期開發(fā)和演示階段中繼續(xù)發(fā)展，并在2022年或以后推出早期產(chǎn)品。下圖是在2020持久內(nèi)存峰會(huì)上的VMWare演示，下圖顯示了CXL或GenZ用于為幾個(gè)服務(wù)器服務(wù)的持久內(nèi)存池。

顯示使用CXL和GenZ池化異構(gòu)內(nèi)存

計(jì)算存儲(chǔ)驅(qū)動(dòng)器（CSD）使處理更接近數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)介質(zhì)本身或介質(zhì)控制器中的存儲(chǔ)位置。另外，例如通過(guò)Mellanox的最新一代智能NIC在存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)中添加其他智能，可提供新的分布式處理選項(xiàng)。將處理移至更靠近存儲(chǔ)的位置可以減少處理數(shù)據(jù)的時(shí)間，還可以減少處理器與存儲(chǔ)之間移動(dòng)數(shù)據(jù)的能耗。所有這些計(jì)算存儲(chǔ)方法都在結(jié)構(gòu)上使用NVMe和NVMe over fabrics。SNIA的下圖顯示了使處理更接近存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)的各種方法。

計(jì)算存儲(chǔ)示例

計(jì)算存儲(chǔ)最初是為了從計(jì)算機(jī)系統(tǒng)CPU卸載以存儲(chǔ)為中心的功能而開發(fā)的。這些初始用途包括數(shù)據(jù)壓縮，數(shù)據(jù)加密和RAID控制。但是，具有更復(fù)雜處理器的計(jì)算存儲(chǔ)可以執(zhí)行更高級(jí)的數(shù)據(jù)分析功能，使其更接近數(shù)據(jù)，因此比使用CPU進(jìn)行此數(shù)據(jù)分析要快。

計(jì)算存儲(chǔ)可以使用ASIC或FPGA域特定的處理器（或加速器）。SNIA定義了固定計(jì)算存儲(chǔ)服務(wù)和可編程計(jì)算存儲(chǔ)服務(wù)。固定服務(wù)執(zhí)行專用服務(wù)，例如數(shù)據(jù)壓縮，數(shù)據(jù)加密或簡(jiǎn)單的RAID管理?？删幊贪姹究梢赃\(yùn)行主機(jī)操作系統(tǒng)（通常為Linux），并且在其可以提供的本地處理方面更加靈活。我們希望在2021年看到具有可編程計(jì)算存儲(chǔ)服務(wù)的存儲(chǔ)系統(tǒng)的更多使用，以及在超大規(guī)模和企業(yè)應(yīng)用程序中繼續(xù)使用固定服務(wù)。

除了基本存儲(chǔ)硬件的變化外，存儲(chǔ)軟件還將越來(lái)越多地使用AI工具進(jìn)行存儲(chǔ)管理。StorageCraft的CMO Shridar Subramanian表示：“尖端存儲(chǔ)工具越來(lái)越依賴于AI和機(jī)器學(xué)習(xí)來(lái)自動(dòng)執(zhí)行數(shù)據(jù)備份過(guò)程。鑒于企業(yè)數(shù)據(jù)的爆炸式增長(zhǎng)，這些智能工具對(duì)于維持高效的備份過(guò)程至關(guān)重要，該過(guò)程可以快速輕松地響應(yīng)不斷變化的需求，同時(shí)節(jié)省大量的手動(dòng)備份時(shí)間。”

由于許多員工在家工作，擁有大量有價(jià)值數(shù)據(jù)的組織更容易受到各種黑客和惡意軟件攻擊。其中包括勒索軟件攻擊，其中對(duì)用戶的數(shù)據(jù)進(jìn)行加密，并且僅在支付勒索后才釋放數(shù)據(jù)（如果有的話）。存儲(chǔ)公司對(duì)此進(jìn)行了回應(yīng)，指出某些存儲(chǔ)設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)設(shè)備之間存在氣隙（例如使用磁帶備份），可以避免攻擊期間丟失大量數(shù)據(jù)。

在可訪問(wèn)的硬件上沒(méi)有敏感數(shù)據(jù)是保護(hù)該數(shù)據(jù)的重要方法。Druva的CISO和CIO Drew Daniels表示：“強(qiáng)大的數(shù)據(jù)保護(hù)架構(gòu)將是確保端點(diǎn)不會(huì)因不必要的敏感或機(jī)密數(shù)據(jù)（例如PII）而變得混亂的關(guān)鍵。相反，重點(diǎn)應(yīng)該放在備份此類數(shù)據(jù)上，然后在需要時(shí)在將來(lái)的某個(gè)時(shí)間臨時(shí)還原它。”

其他解決方案是WORM和不可變數(shù)據(jù)備份，可以防止數(shù)據(jù)加密和其他更改。Cathleen Southwick Pure Storage的CIO表示，“到2021年，監(jiān)管機(jī)構(gòu)將頒布更嚴(yán)格的數(shù)據(jù)隱私法來(lái)保護(hù)消費(fèi)者，而CIO將把安全性放在首位，并投資于機(jī)密計(jì)算，虛擬私有云和其他安全基礎(chǔ)架構(gòu)?！?/p>

同樣，通常，由于數(shù)據(jù)保存在數(shù)字存儲(chǔ)中，因此提高數(shù)據(jù)移動(dòng)的安全性是重要的開發(fā)領(lǐng)域，也是確保硬件中未內(nèi)置某種后門的方法?？刂平M件供應(yīng)鏈并使用分布式標(biāo)簽之類的技術(shù)確保組件的來(lái)源將是存儲(chǔ)系統(tǒng)安全性的重要組成部分。此外，在建立存儲(chǔ)組件和存儲(chǔ)系統(tǒng)中的信任根源方面還有許多工作要做。我們認(rèn)為，在2020年出現(xiàn)安全漏洞和惡意軟件攻擊后，到2021年，我們將重點(diǎn)開發(fā)更全面的存儲(chǔ)系統(tǒng)安全性。

到2021年，數(shù)據(jù)中心的存儲(chǔ)將繼續(xù)增長(zhǎng)到本地，支持遠(yuǎn)程工作的邊緣和端點(diǎn)以及IoT和AI工作負(fù)載的增長(zhǎng)。隨著CXL，GenZ和其他存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)的不斷發(fā)展，NVMe和NVMe-oF將通常用于存儲(chǔ)系統(tǒng)。計(jì)算存儲(chǔ)將展示有用的應(yīng)用程序，而存儲(chǔ)安全將成為保護(hù)寶貴的機(jī)構(gòu)數(shù)據(jù)的重點(diǎn)。

參考鏈接：https://www.forbes.com/sites/tomcoughlin/2021/01/09/digital-storage-projections-for-2021-part-3/?sh=797f9b2b2abc

責(zé)任編輯：xj

原文標(biāo)題：2021年的數(shù)字存儲(chǔ)預(yù)測(cè)(第三部分)

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