探討一下在2018年數(shù)據(jù)中心這些存儲趨勢的細(xì)節(jié)

SSD技術(shù)的發(fā)展進(jìn)步將成為2018年影響企業(yè)存儲的主要趨勢之一。

在過去的2017年中，全球的存儲行業(yè)可以說是經(jīng)歷了一次過山車般的發(fā)展模式，傳統(tǒng)SAN設(shè)備的衰落隨著企業(yè)組織紛紛對超融合基礎(chǔ)設(shè)施、純軟件解決方案和固態(tài)硬盤的興趣大漲而抵消。我們看到，隨著SSD固態(tài)硬盤對數(shù)據(jù)中心存儲的性能所帶來的提升，企業(yè)已經(jīng)從硬盤轉(zhuǎn)向固態(tài)硬盤的采用。

在新的2018年，整個業(yè)界將繼續(xù)以這些趨勢為基礎(chǔ)，并將為數(shù)據(jù)中心存儲發(fā)展藍(lán)圖增加諸多新的亮點。而SSD在核心技術(shù)、性能、容量和價格這四大方面仍然還將保持迅速的發(fā)展。NVMe已經(jīng)將閃存IOPS和GB /秒帶到了主流應(yīng)用領(lǐng)域，我們站在了主流通過以太網(wǎng)采用NVMe的邊緣，對存儲系統(tǒng)的未來配置帶來了廣泛的啟示。

供應(yīng)商們的32TB固態(tài)硬盤正在大規(guī)模的發(fā)貨，而最大的硬盤驅(qū)動器則遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于16TB.隨著3D芯片技術(shù)的大幅進(jìn)步，2018年，我們應(yīng)該會看到50TB和100TB的驅(qū)動器，特別是如果4位存儲單元達(dá)到其目標(biāo)的話。大部分的閃存芯片供應(yīng)短缺已不復(fù)存在，價格應(yīng)該再次開始下降，盡管需求的增長可能比預(yù)期的要快，并相應(yīng)的會讓價格降低的步伐有所放緩。

除了驅(qū)動器本身之外，RAID陣列也將陷入麻煩。由于控制器設(shè)計的固有性能瓶頸，超過幾個固態(tài)硬盤的處理便會是一個真正的挑戰(zhàn)。同時，本質(zhì)上是成本架構(gòu)便宜的商用現(xiàn)成服務(wù)器的小型存儲設(shè)備滿足了對象存儲和超融合節(jié)點的需要。這種遷移正是由諸如Excelero這樣的初創(chuàng)公司所推動的，他們使用基于以太網(wǎng)的NVMe以RDMA速度將驅(qū)動器直接連接到集群架構(gòu)。

近期的業(yè)績反映了行業(yè)正在轉(zhuǎn)向COTS(商用現(xiàn)成產(chǎn)品，Commercial-Off-The-Shelf)服務(wù)器框架。除NetApp之外，傳統(tǒng)的存儲供應(yīng)商們的營收都在經(jīng)歷著個位數(shù)的增長，而向云服務(wù)提供商們提供大量COTS的原始設(shè)計制造商們的營收則共計增長了44%.這種增長的背后是非捆綁存儲軟件的可用性的日益增加。低成本的存儲平臺和軟件的結(jié)合正在迅速推動存儲市場的商品化。隨著軟件定義存儲(SDS)開始影響市場，2018年這一趨勢將會進(jìn)一步加速。

SDS是一個廣泛的概念，但其本質(zhì)上是從硬件平臺上分離控制和服務(wù)軟件。這一概念在網(wǎng)絡(luò)和云服務(wù)器上非常成功，因此將其擴展到存儲領(lǐng)域不僅是合理的，而且是必需的。我們將在2018年看到更多的SDS解決方案，而且，這一領(lǐng)域的競爭激烈程度將會遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出我們在過去十年中任何一年所經(jīng)歷的。

NVMe將繼續(xù)取代SAS和SATA，成為企業(yè)級驅(qū)動器的接口。除了節(jié)省了CPU開銷，NVMe還支持新的規(guī)格的驅(qū)動器。2018年我們可以預(yù)期2.5英寸規(guī)格大小的32TB + SSD的問世，以及使用M.2存儲變種的服務(wù)器的問世。這將產(chǎn)生很大的影響。

英特爾推出了一款具有33+ TB容量的M.2規(guī)格刀片式驅(qū)動器，可以安裝在1U服務(wù)器上，并擁有32個插槽。這給我們提供了一款1PB的超高速1U存儲解決方案。其他供應(yīng)商也同樣都在積極的研發(fā)類似密度的產(chǎn)品，這是一大重要的趨勢。存儲盒將變得更小，容量也將變得更大，并且由于SSD技術(shù)的發(fā)展速度，其性能超過了大部分的HDD陣列?，F(xiàn)在，企業(yè)數(shù)據(jù)中心的存儲設(shè)備管理人員們可以放心大膽的去找CIO說：“我真的可以縮小數(shù)據(jù)中心的規(guī)模了!”

高性能SSD能夠?qū)⒅貜?fù)數(shù)據(jù)刪除和壓縮數(shù)據(jù)放在后臺工作。執(zhí)行這項任務(wù)的服務(wù)使用存儲驅(qū)動器的多余帶寬。對于大多數(shù)商業(yè)使用案例而言，有效容量是原始容量的5倍以上?？偟膩碚f，壓縮技術(shù)減少了所需小型設(shè)備的數(shù)量，使SSD存儲比硬盤便宜得多。

下面，就讓我們來深入探討一下在新的2018年數(shù)據(jù)中心所有這些存儲趨勢的細(xì)節(jié)吧。

SSD的性能

高端SSD已經(jīng)可以實現(xiàn)每秒10GB的吞吐量和數(shù)百萬的隨機IOPS.企業(yè)和商用SSD之間的性能差異主要在于內(nèi)部訪問路徑的并行性和NVMe接口的效率。NVMe使用與SATA幾乎相同的PCIe連接，而NVMe的成本大致相同。這推動了向NVMe的遷移，而NVMe已經(jīng)將SAS作為SSD接口進(jìn)行了壓縮，并有可能在2018至2019年間實現(xiàn)跨所有SSD的廣泛使用。具有NVMe / PCIe接口的M2.0規(guī)格尺寸的固態(tài)盤已經(jīng)上市，與SATA驅(qū)動器的價格大致相同。采用NVMe將加速所有固態(tài)硬盤，盡管由于并行性，非常高端的硬盤仍然有其優(yōu)勢。

SSD容量增加

在2017年9月召開的閃存峰會(Flash Memory Summit 2017)上，供應(yīng)商們宣布了打造100TB 2.5硬盤的計劃。在2018年，我們可能會看到這些產(chǎn)品的問世，但其容量更有可能是達(dá)到了50或64TB，但這已經(jīng)是當(dāng)前最大SSD容量的兩倍。這些大容量代表了存儲設(shè)備占用空間、功耗和特別是盒子數(shù)量的大幅減少，在整個主板，存儲的總體擁有成本(TCO)都將轉(zhuǎn)移到SSD上。壓縮技術(shù)代表了有效容量大約提高了5倍，而32+ TB的SSD固態(tài)硬盤甚至已經(jīng)擊敗了HDD存儲硬盤。

四層單元(即4bit/cell，Quad-Level Cell，QLC)將進(jìn)一步提高容量，盡管隨著單元中存儲的電壓水平更接近，寫入磨損更為明顯。直到2018年，糾錯和信號處理改進(jìn)才真正實現(xiàn)，QLC將可能僅僅作為冷數(shù)據(jù)驅(qū)動器使用，這直接挑戰(zhàn)了SATA bulk 3.5驅(qū)動器。

究竟每款驅(qū)動器多少容量才是足夠的呢?這是一個棘手的問題，因為超大型硬盤改變了使用規(guī)則。我們可以就每TB的帶寬進(jìn)行辯論，但這與冷存儲(cold storage)無關(guān)。另一方面，大容量意味著許多NAND芯片，也就意味著更多的并行性和性能，所以這些驅(qū)動器也可以作為主驅(qū)動器。

諸如驅(qū)動器本地NVMe等通過以太網(wǎng)而實現(xiàn)的共享架構(gòu)，將影響選擇哪個SSD接口。我們可能會看到這些帶有40GbE或更快速端口的硬盤，從而實現(xiàn)高帶寬共享。

RAID磁盤陣列模式下降加速

RAID正在屈服于全閃存陣列和SSD存儲設(shè)備發(fā)展的必然性。這些設(shè)備對于陣列架構(gòu)來說太快了。隨著固態(tài)硬盤和2.5英寸規(guī)格尺寸產(chǎn)品容量的增加，對于既定數(shù)量的存儲所需的盒子數(shù)量與SSDS相比要少得多。由于全閃存陣列較之RAID陣列的性能優(yōu)勢，使得SAN模式在業(yè)界已經(jīng)運行了數(shù)十年了，所以迄今為止，這一下滑速度一直很緩慢。這可能是由于企業(yè)不愿胡亂地修補一些有用的東西，同時更有興趣在昂貴的陣列未折舊的部分獲得回報。我的感覺是，2018年，這一領(lǐng)域?qū)⒂写蟮淖兓?，并將出現(xiàn)從RAID到超融合基礎(chǔ)設(shè)施和緊湊型存儲設(shè)備的更協(xié)調(diào)一致的轉(zhuǎn)移。通過RAID擦除編碼的好處將使得這一點得到加強，就像使用數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)一樣。

COTS的興起

COTS組件將興起。實際上，在服務(wù)器和存儲市場的份額中都在快速增長。對于買方而言，經(jīng)濟(jì)和性能方面的優(yōu)勢較之專有硬件平臺使其很難受到青睞。COTS模式的影響將在2018年顯著增強。如下這些數(shù)據(jù)將為這一趨勢提供支持：2017年第三季度，基于COTS的ODM營收增長了44%，而大多數(shù)供應(yīng)商則持平。伴隨著COTS迅速增長將是存儲軟件選項的迅速擴張，這些增長將來自于當(dāng)前既有的供應(yīng)商和初創(chuàng)企業(yè)。COTS更適合于諸如SDS和HCI等概念。COTS設(shè)備易于集成，因為接口和架構(gòu)符合完全具備互換性的樂高模型。這意味著企業(yè)買家不需要大型的整合團(tuán)隊，尤其是隨著第三方服務(wù)可用性的實現(xiàn)和整合。

軟件定義的存儲

軟件定義的存儲被大肆已經(jīng)炒作了一段時間，其原本最初的價值主張是打造靈活的、可擴展的和低成本的虛擬化存儲服務(wù)。去年，由于供應(yīng)商宣布推出了不少產(chǎn)品，特別是在對象存儲堆棧中，這方面的技術(shù)開始成熟。預(yù)計這一趨勢將在2018年加速，使硬件成為可互換的商品，并將存儲價值轉(zhuǎn)移到軟件和解決方案的集成整合上。而與此同時，朝著混合云方向的發(fā)展將推動SDS的發(fā)展。存儲管理將變得更加自動化，就像云服務(wù)器一樣。這將迫使數(shù)據(jù)中心人員和管理員將變得更明智的，以便能夠獲得所需的相關(guān)新技能。

NVMe over Ethernet(NoE)

NVMe over Ethernet(NoE)剛剛進(jìn)入市場，但其對快速增長的HCI市場所帶來的影響卻非常明顯，以至于其在2018年的普及采用可能會非常強勁。在系統(tǒng)集群中共享所有存儲的理念已經(jīng)存在一段時間了，但在架構(gòu)上的性能一直比本地驅(qū)動器慢得多，這在一定程度上妨礙了企業(yè)用戶采用的興趣。NVMe over Ethernet解決了這個問題。關(guān)于NVMe光纖通道 (NVMe over Fibre Channel)有一些討論，當(dāng)然其也可以在InfiniBand上運行，但是現(xiàn)在可用的以太網(wǎng)解決方案的成本已經(jīng)便宜很多了，而且數(shù)量也很大。與服務(wù)器集群的通用性架構(gòu)是以太網(wǎng)市場的贏家，所以我們可以期待其他解決方案成為該市場獨占的細(xì)分市場主導(dǎo)。

預(yù)計NVMe over Ethernet SSD驅(qū)動器產(chǎn)品將會在2018年下半年推出，從而提供更多的架構(gòu)靈活性，實現(xiàn)服務(wù)器節(jié)點與集群和專用驅(qū)動器盒共享驅(qū)動器，并且都直接連接到光纖陣列。隨著像最新的Snapdragons這樣的ARM64 CPU的出現(xiàn)，我們應(yīng)該規(guī)劃這些驅(qū)動器更加智能化，具備包括目標(biāo)代碼，大數(shù)據(jù)處理等等功能。

超密集的打包封裝和數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)

SSD供應(yīng)商正在探索使用比2.5英寸硬盤小得多的產(chǎn)品。M2.0已經(jīng)很普遍，并且正在被延長到新的長度，具備延長的存儲刀片。這些產(chǎn)品的功耗非常小，可以實現(xiàn)高封裝密度。因此，我們可以期待英特爾或?qū)⒛軌驗槲覀兲峁┚哂?PB的 SSD存儲容量的32刀片1U設(shè)備。再加上壓縮技術(shù)的采用，可以將網(wǎng)絡(luò)吞吐量與數(shù)據(jù)壓縮的數(shù)據(jù)量相提并論，并且存儲設(shè)備可以在1U設(shè)備中有效地支持5PB.這將意味著存儲場(storage farm)將一去不復(fù)返了，因為所有那些RAID機柜已經(jīng)過時了。除英特爾以外，其他的供應(yīng)商們也計劃向同一方向發(fā)展，到2019年，存儲和系統(tǒng)將有很大的不同。

NVDIMM

CPU內(nèi)存總線上的快速訪問持久性內(nèi)存的理念是一個模式轉(zhuǎn)換的概念，現(xiàn)在已經(jīng)真切的到來了。2018年，其將帶來一些短期的影響和長期趨勢，但可以肯定的是，大量企業(yè)的IT部門忽視了這一趨勢。在短期內(nèi)，到2018年，使用閃存的NVDIMM要比使用閃存的SSD要快2倍左右。而Optane將達(dá)到4倍或更快。這假定NVDIMM模擬塊I / O設(shè)備，看起來像一個驅(qū)動器，所以系統(tǒng)文件堆棧被調(diào)用，4KB塊被移動。但是，所有NVDIMM都可能是按字節(jié)尋址的?；贜AND的解決方案具有SRAM或DRAM緩沖器，在發(fā)生電源故障時備份。此外，Optane可以直接編寫。所有這一切打開了將I / O從文件方式轉(zhuǎn)移到使用單一寄存器存儲器CPU指令和將持久空間作為DRAM一部分的前景。

這項工作需要系統(tǒng)方面的許多變化。操作系統(tǒng)需要知道，某些內(nèi)存像編譯器，鏈接編輯器和系統(tǒng)工具一樣是持久的。最難的部分是所有使用字節(jié)模式的應(yīng)用都需要在文件I / O區(qū)域進(jìn)行大量的重寫。一些用例(如數(shù)據(jù)庫)將成為早期采用者，因為這些更改可能會被用戶屏蔽。字節(jié)模式需要一些時間才能成為主流，雖然I / O的1000倍性能所帶來的好處將會產(chǎn)生很大的壓力。