葉毓睿

(VMware公司 北京 100190)

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云計(jì)算時(shí)代的企業(yè)級存儲之特性

葉毓睿

(VMware公司 北京 100190)

云計(jì)算勢不可擋，在未來較長的時(shí)間段內(nèi)，私有云和混合云是主流。作為數(shù)據(jù)中心的基礎(chǔ)部件之一，企業(yè)級存儲面臨了新的挑戰(zhàn)，云計(jì)算要求存儲具有如下特性：自助服務(wù)、存儲池化、彈性擴(kuò)展、快速部署、按量計(jì)費(fèi)等。軟件定義存儲是解決這一挑戰(zhàn)的最佳選擇。

企業(yè)級存儲；云計(jì)算；軟件定義數(shù)據(jù)中心；軟件定義存儲

一、什么是企業(yè)級存儲？

企業(yè)對數(shù)據(jù)存儲有著額外的需求，它的高標(biāo)準(zhǔn)體現(xiàn)在：高可靠性、高可用性、可維護(hù)性、高性能、大容量、可擴(kuò)展性和高級的數(shù)據(jù)保護(hù)(備份和容災(zāi))。

有別于個(gè)人用戶使用的移動硬盤、U盤等消費(fèi)級存儲，企業(yè)級存儲因?yàn)槭瞧髽I(yè)信息資產(chǎn)存放的地方，需要極高的可靠性、穩(wěn)定性。而且，在當(dāng)今信息化逐漸深入的時(shí)代背景下，大多數(shù)行業(yè)都需要借助信息技術(shù)(簡稱IT)去提高管理效率，維護(hù)客戶關(guān)系，快速響應(yīng)訊息萬變的商業(yè)環(huán)境，并給領(lǐng)導(dǎo)者提供值得信賴的決策信息。這使得IT數(shù)據(jù)的產(chǎn)生、存放、傳輸、保護(hù)變得日益重要，對于重要的關(guān)鍵業(yè)務(wù)應(yīng)用，還需要通過備份、容災(zāi)等手段，更好地將數(shù)據(jù)保護(hù)起來，以應(yīng)對可能突如其來的災(zāi)難事件。例如：15年前，也就是2001年的911事件中，許多金融機(jī)構(gòu)聚集的世貿(mào)大廈里的大量數(shù)據(jù)化為烏有。其中，紐約銀行的數(shù)據(jù)中心遭到嚴(yán)重破壞，由于缺乏可靠的災(zāi)備系統(tǒng)，在30天后關(guān)閉一些分支機(jī)構(gòu)，幾月后只能破產(chǎn)清盤。而摩根士丹利(Morgan Stanley)在世貿(mào)大廈租用了高達(dá)25層的辦公室，許多人以為它的運(yùn)營將受到重創(chuàng)。然而，摩根士丹利宣布，全球營業(yè)部第二天可以照常工作。因?yàn)橄惹敖⒌臄?shù)據(jù)備份和遠(yuǎn)程容災(zāi)系統(tǒng)，保護(hù)了重要的數(shù)據(jù)。不得不承認(rèn)，數(shù)據(jù)備份和遠(yuǎn)程容災(zāi)系統(tǒng)在這時(shí)挽救了Morgan Stanley。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，金融業(yè)在信息系統(tǒng)遭到破壞的兩天內(nèi)，遭受的損失為日營業(yè)額的一半，如果14天內(nèi)無法恢復(fù)信息系統(tǒng)，3/4的公司業(yè)務(wù)不得不停頓，43%的公司將永久停業(yè)，沒有實(shí)施災(zāi)備措施的公司3/5將在災(zāi)難發(fā)生后的兩到三年間破產(chǎn)。這里提到的災(zāi)難備份，都是企業(yè)級存儲技術(shù)中的重要一環(huán)。

此外，數(shù)據(jù)7x24小時(shí)可以被持續(xù)訪問，也越來越重要。有些企業(yè)，停機(jī)1分鐘，甚至都會導(dǎo)致數(shù)十萬，甚至數(shù)百萬美元的損失；丟失數(shù)據(jù)則被視為更嚴(yán)重的事故。

二、什么是云計(jì)算？

云計(jì)算發(fā)端于十年前，至今已經(jīng)推動著IT洪流，滾滾向前，極大地影響了整個(gè)IT產(chǎn)業(yè)的格局。云計(jì)算其實(shí)并不特指一種或幾種技術(shù)，實(shí)際上是使用IT資源的模式的創(chuàng)新。雖然一萬個(gè)人的眼里，就有一萬個(gè)不同的云計(jì)算的定義，不過被大家公認(rèn)的，接受度比較高的是NIST(美國國家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)委員會)對于云計(jì)算的定義[1]，如圖1所示[2]。

圖1美國NIST關(guān)于云計(jì)算的定義

NIST認(rèn)為，云計(jì)算有如下五個(gè)核心本質(zhì)特征：

1.按需提供的自助服務(wù)

消費(fèi)者可以單方面地按需自動獲取計(jì)算能力，如服務(wù)器時(shí)間和網(wǎng)絡(luò)存儲，從而免去了與每個(gè)服務(wù)提供者進(jìn)行交互的過程。

2.通過網(wǎng)絡(luò)廣泛訪問

網(wǎng)絡(luò)中提供許多可用功能，可通過各種統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)機(jī)制從多樣化的瘦客戶端或者胖客戶端平臺獲取(例如，手機(jī)、筆記本電腦、或臺式機(jī))。

3.資源的池化整合

服務(wù)提供者將計(jì)算資源匯集到資源池中，通過多租戶模式共享給多個(gè)消費(fèi)者，根據(jù)消費(fèi)者的需求對不同的物理資源和虛擬資源進(jìn)行動態(tài)分配或重分配。資源的所在地具有保密性，消費(fèi)者通常不知道資源的確切位置，也無力控制資源的分配，但是可以指定較精確的概要位置(如，國家、省或數(shù)據(jù)中心)。資源類型包括存儲、處理、內(nèi)存、帶寬和虛擬機(jī)等。

4.快速而彈性的部署

能夠快速而靈活地提供各種功能以實(shí)現(xiàn)擴(kuò)展，并且可以快速釋放資源來實(shí)現(xiàn)收縮。對消費(fèi)者來說，可取用的功能是應(yīng)有盡有的，并且可以在任何時(shí)間進(jìn)行任意數(shù)量的購買。

5.可量化的服務(wù)

云系統(tǒng)利用一種計(jì)量功能(通常是通過一個(gè)付費(fèi)使用的業(yè)務(wù)模式)來自動調(diào)控和優(yōu)化資源利用，根據(jù)不同的服務(wù)類型按照合適的度量指標(biāo)進(jìn)行計(jì)量(如存儲、處理、帶寬和活躍用戶賬戶)。監(jiān)控、控制和報(bào)告資源使用情況，提升服務(wù)提供者和服務(wù)消費(fèi)者的透明度。

從業(yè)務(wù)交付模式來看，包括如下三種：

1.軟件即服務(wù)(SaaS)

該模式的云服務(wù)，是在云基礎(chǔ)設(shè)施上運(yùn)行的，由提供者提供的應(yīng)用程序。這些應(yīng)用程序可以被各種不同的客戶端設(shè)備，通過像Web瀏覽器(例如：基于Web的電子郵件)這樣的瘦客戶端界面所訪問。消費(fèi)者不直接管理或控制底層云基礎(chǔ)設(shè)施，包括網(wǎng)絡(luò)、服務(wù)器、操作系統(tǒng)、存儲，甚至單個(gè)應(yīng)用的功能，但有限的特定于用戶的應(yīng)用程序配置設(shè)置則可能是個(gè)例外。

2.平臺即服務(wù)(PaaS)

該模式的云服務(wù)，是將消費(fèi)者創(chuàng)建或獲取的應(yīng)用程序，利用資源提供者指定的編程語言和工具部署到云的基礎(chǔ)設(shè)施上。消費(fèi)者不直接管理或控制包括網(wǎng)絡(luò)、服務(wù)器、運(yùn)行系統(tǒng)、存儲，甚至單個(gè)應(yīng)用的功能在內(nèi)的底層云基礎(chǔ)設(shè)施，但可以控制部署的應(yīng)用程序，也有可能配置應(yīng)用的托管環(huán)境。

3.基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)(IaaS)

該模式的云服務(wù)，是租用處理、存儲、網(wǎng)絡(luò)和其它基本的計(jì)算資源，消費(fèi)者能夠在上面部署和運(yùn)行任意軟件，包括操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序。消費(fèi)者不管理或控制底層的云計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)施，但可以控制操作系統(tǒng)、存儲、部署的應(yīng)用，也有可能選擇網(wǎng)絡(luò)構(gòu)件(例如：主機(jī)防火墻)。

在筆者看來，這三種交付模式的不同，其實(shí)對應(yīng)的就是三類不同的使用者的角色。SAAS對應(yīng)業(yè)務(wù)應(yīng)用的用戶，例如著名的Salesforce，許多外企都在使用其云端的客戶關(guān)系管理軟件，通過瀏覽器即可使用；PAAS對應(yīng)開發(fā)部署人員，例如開源PAAS平臺提供商Cloud Foundry；而IAAS對應(yīng)運(yùn)維管理人員，公有云領(lǐng)域中，最著名的有亞馬遜AWS、微軟Azure，另外還有谷歌GCE、IBM Softlayer、VMware vCloud Air等。

從架構(gòu)部署模型來看，包括如下四種：

1.公共云(Public cloud)

公共云對一般公眾或一個(gè)大型的行業(yè)組織公開可用，由銷售云服務(wù)的組織機(jī)構(gòu)所有。

2.私有云(Private cloud)

私有云是為一個(gè)用戶/機(jī)構(gòu)單獨(dú)使用而構(gòu)建的，可以由該用戶/機(jī)構(gòu)或第三方管理，存在預(yù)置(on premise)和外置(off premise)兩個(gè)狀態(tài)。

3.團(tuán)體云，也叫社區(qū)云(Community cloud)

社區(qū)云是指一些由有著共同利益(如任務(wù)、安全需求、政策、遵約考慮等)并打算共享基礎(chǔ)設(shè)施的組織共同創(chuàng)立的云，可以由該用戶/機(jī)構(gòu)或第三方管理，存在on premise或off premise兩個(gè)狀態(tài)。

4.混合云(Hybrid cloud)

混合云由兩個(gè)或兩個(gè)以上的云(私有云、社區(qū)云或公共云)組成，它們各自獨(dú)立，但通過標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)或?qū)Ｓ屑夹g(shù)綁定在一起，云之間實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)和應(yīng)用程序的可移植性(例如，解決云之間負(fù)載均衡的云爆發(fā)(cloud bursting))。

在筆者看來，公有云意味著用戶的所有權(quán)和使用權(quán)相分離；私有云意味著用戶不僅有使用權(quán)還有所有權(quán)。團(tuán)體云通常專注在具體行業(yè)或地域?；旌显疲櫭剂x，業(yè)務(wù)可以在不同于以上三種不同部署模型云之間漂移。例如，鐵路系統(tǒng)的購票網(wǎng)站12306，平時(shí)運(yùn)行在鐵道部自己的私有云上；春運(yùn)高峰時(shí)期，12306會將車票查詢業(yè)務(wù)放到阿里云(公有云)計(jì)算平臺上。從長遠(yuǎn)來看，公有云的份額或越來越大，但在中期、近期的時(shí)間段內(nèi)，考慮到安全性、政府合規(guī)、管理、兼容性、慣性、遷移成本等因素，許多用戶仍然會選擇將業(yè)務(wù)繼續(xù)存放在私有云上，而一些非關(guān)鍵業(yè)務(wù)或許可能考慮放在公有云上，這意味著掌握混合云的技術(shù)越來越重要。

三、云計(jì)算和存儲的關(guān)系

由于云計(jì)算涉及的范圍過于廣泛，難以在一篇文章中面面俱到。本篇文章里所提到的云計(jì)算主要指私有云，是當(dāng)前絕大多數(shù)企事業(yè)單位主流的部署模型。圖2為傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心的典型的拓補(bǔ)圖，可以看到傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心中，包含了幾個(gè)基礎(chǔ)組件：服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)和存儲。存儲實(shí)際上應(yīng)對場景的不同，包含了NAS(提供文件共享空間，存放非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù))和SAN(提供塊數(shù)據(jù)的訪問，通常用于存放結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，例如數(shù)據(jù)庫、郵件等業(yè)務(wù)應(yīng)用的數(shù)據(jù))。企業(yè)級存儲通常還包含了備份或容災(zāi)體系，例如圖2所示，其中還有專門的備份存儲[3]。

云計(jì)算出現(xiàn)以后，對數(shù)據(jù)中心提出了新的挑戰(zhàn)和要求，不過仍然包含服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)和存儲這三大基礎(chǔ)組件,但是對于組件的呈現(xiàn)形態(tài)，以及控制方式有了很大的變化，即軟件定義的數(shù)據(jù)中心(Software Defined Data Center，簡稱SDDC)。SDDC可以視為私有云的云計(jì)算平臺的最佳落地方式，而軟件定義的存儲(Software Defined Storage，簡稱SDS)是其中的重要組成部分。實(shí)際上可以說：軟件定義，為云而生。

圖2傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心拓補(bǔ)圖

結(jié)合NIST對云計(jì)算的定義可知，云計(jì)算對于新一代存儲提出了如下要求：存儲即服務(wù)(Storage as a Service)，存儲資源池化，能夠快速而彈性地部署存儲資源，存儲資源可以按量計(jì)費(fèi)。而這些要求，剛好與軟件定義存儲的特征十分吻合。云計(jì)算時(shí)代所需要的企業(yè)級存儲，即軟件定義存儲，當(dāng)今IT正在逐漸踏入軟件定義的世界。

四、軟件定義的世界

2011年8月21日，Netscape創(chuàng)始人馬克·安德森在華爾街日報(bào)上發(fā)表《軟件正在吞噬整個(gè)世界》，認(rèn)為當(dāng)今的軟件應(yīng)用無所不在，并且正在吞噬整個(gè)世界: “越來越多的大型企業(yè)及行業(yè)將離不開軟件，網(wǎng)絡(luò)服務(wù)將無所不在，從電影、農(nóng)業(yè)到國防。許多贏家將是硅谷式的創(chuàng)新科技公司，它們侵入并推翻了已經(jīng)建立起來的行業(yè)結(jié)構(gòu)。未來十年，我預(yù)計(jì)將有更多的行業(yè)被軟件所瓦解”。安德森以亞馬遜顛覆圖書零售巨頭Borders(已于2011年2月破產(chǎn))、Netflix顛覆視頻行業(yè)、蘋果顛覆音樂行業(yè)、Skype顛覆電信行業(yè)、LinkedIn顛覆招聘、PayPal顛覆支付等為例，指出基于互聯(lián)網(wǎng)的服務(wù)將讓新創(chuàng)建全球性軟件初創(chuàng)公司變得容易。時(shí)至今日，新的顛覆仍然不斷出現(xiàn)，例如Uber顛覆出租車行業(yè)，Airbnb顛覆住宿業(yè)。

中國也是如此，包括BAT(百度阿里騰訊)、京東、滴滴、美團(tuán)、大眾點(diǎn)評、小米、去哪兒、餓了嗎等互聯(lián)網(wǎng)公司在內(nèi)的軟件公司，深刻地影響了我們每一個(gè)人的生活，也已經(jīng)或正在逐步地顛覆著教育、零售、金融、通信、交通、物流、醫(yī)療等行業(yè)。

2013年10月Gartner發(fā)布的2014年十大戰(zhàn)略技術(shù)中，重要的組成部分就有：軟件定義一切。Gartner認(rèn)為：軟件定義一切囊括了在基礎(chǔ)設(shè)施可編程性標(biāo)準(zhǔn)提升下不斷增長的市場勢頭，由云計(jì)算內(nèi)在自動化驅(qū)動的數(shù)據(jù)中心互通性，DevOps和快速的基礎(chǔ)設(shè)施提供等。軟件定義一切還包括各種舉措，如OpenStack、Open Flow、Open Compute Project和Open Rack，共享相同的愿景。開放性將成為供應(yīng)商的目標(biāo)，SDN(網(wǎng)絡(luò))、SDDC(數(shù)據(jù)中心)、SDS(存儲)和SDI(基礎(chǔ)架構(gòu))技術(shù)的供應(yīng)商都力圖成為所在領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)。

五、軟件定義的數(shù)據(jù)中心(SDDC)

2012年8月，VMware在其VMworld 2012大會上首次提出軟件定義數(shù)據(jù)中心(SDDC)的概念[4]。

圖3VMware首次提出軟件定義的數(shù)據(jù)中心

如圖3所示，VMware認(rèn)為，軟件定義的數(shù)據(jù)中心，是 IT 演變的下一個(gè)階段，是迄今為止最有效、恢復(fù)能力最強(qiáng)和最經(jīng)濟(jì)高效的云計(jì)算基礎(chǔ)架構(gòu)方法。SDDC方法論將對存儲、網(wǎng)絡(luò)連接、安全和可用性應(yīng)用抽象、池化和自動化，整個(gè)數(shù)據(jù)中心由軟件自動控制?；A(chǔ)架構(gòu)提供的服務(wù)將聚合起來，并與基于策略的智能調(diào)配、自動化和監(jiān)控功能結(jié)合在一起使用。應(yīng)用編程接口和其它連接器支持無縫延展到私有云、混合云和公有云平臺。SDDC概念的核心包括：1)軟件定義的數(shù)據(jù)中心由軟件自動控制；2)軟件定義包括三個(gè)階段：抽象、池化和自動化；3)軟件定義的數(shù)據(jù)中心包括五大組成部分：計(jì)算、存儲、網(wǎng)絡(luò)、管理和安全。

它與傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心的最大的不同在于：SDDC旗幟鮮明地提出了數(shù)據(jù)中心由軟件自動控制。在傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心里，用戶的IT基礎(chǔ)架構(gòu)是“煙囪式”的，或稱“豎井式"的，如圖4所示。傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心里，通常一個(gè)業(yè)務(wù)應(yīng)用需要配備一套系統(tǒng)，包含計(jì)算、存儲、網(wǎng)絡(luò)等IT基礎(chǔ)架構(gòu)的各個(gè)組件。這種模式普遍存在如下問題：

(一)初次采購浪費(fèi)較嚴(yán)重

一般需要考慮新應(yīng)用未來3～5年，甚至更長時(shí)間，以及最高負(fù)載時(shí)對系統(tǒng)資源的需求，往往會在初次采購時(shí)，選擇高出實(shí)際需求許多的硬件規(guī)格。而實(shí)際上新應(yīng)用上線后的很長時(shí)間，負(fù)載需求都遠(yuǎn)低于初次采購的硬件規(guī)格，硬件利用率低，造成了很大的浪費(fèi)。并且，硬件的發(fā)展速度日新月異，相同的硬件配置幾年后成本會降低不少，很難做到按需購買。

(二)難以共享使用

傳統(tǒng)模式下，每一個(gè)業(yè)務(wù)應(yīng)用有自己專屬的IT系統(tǒng)，即使某些應(yīng)用在某一時(shí)段，所需資源遠(yuǎn)低于其硬件配置能提供的，也無法共享給其它應(yīng)用使用。這樣，整體資源利用率都比較低下，而且占用過多的空間和能源。隨著應(yīng)用系統(tǒng)的增多或者應(yīng)用的規(guī)模迅速增大，擴(kuò)展性和可管理性都面臨巨大的挑戰(zhàn)。

(三)難以即刻交付

新上線的業(yè)務(wù)應(yīng)用，經(jīng)過調(diào)查需求、申請購買軟硬件設(shè)備、批復(fù)、采購、安裝、部署等多個(gè)環(huán)節(jié)，通常需要幾個(gè)星期、幾個(gè)月、甚至半年以上的時(shí)間周期。

圖4傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心 - 煙囪式或豎井式

然而，軟件定義的數(shù)據(jù)中心(SDDC)，通過抽象、池化，將計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)和存儲都聚合成資源池，能夠按需分配，靈活擴(kuò)展，也能在資源使用停止后進(jìn)行回收。再通過自動化，即可實(shí)現(xiàn)按照用戶對服務(wù)水平的要求(類似QoS)，動態(tài)地，即刻地交付新上線業(yè)務(wù)的資源。將資源的分配和部署從原來幾十天，縮短到幾十分鐘，甚至幾分鐘。

六、軟件定義存儲的定義

軟件定義的存儲(SDS)是一個(gè)不斷進(jìn)化的概念，在現(xiàn)階段看來，SDS是指存儲資源由軟件自動控制，通過抽象、池化和自動化，將標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)器內(nèi)置存儲、外置存儲甚至云存儲等存儲資源整合起來，實(shí)現(xiàn)基于策略驅(qū)動的部署、變更、管理和監(jiān)控，最終達(dá)到存儲即服務(wù)的目標(biāo)。不過，截止目前為止，對于SDS尚未出現(xiàn)一個(gè)被大多數(shù)人員或機(jī)構(gòu)所認(rèn)可的定義。

(1)VMware對SDS的定義

作為VMware軟件定義數(shù)據(jù)中心五大組成部分之一，軟件定義存儲(Software Defined Storage，簡稱SDS)的概念在2012年8月，也在全球范圍內(nèi)，首次被提出。VMware認(rèn)為：軟件定義的存儲是將工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)器的存儲提供出來并通過軟件控制層面實(shí)現(xiàn)存儲的自動化和池化。它將存儲的置備和管理的方法簡化到了極致，并利用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)器的存儲大大降低了成本[5]。

VMware的軟件定義存儲主要分為兩大部分，如圖5所示。

圖5VMware 的SDS 定義

1) 控制平面，即Storage Policy Based Management(基于存儲策略的管理)，簡稱SPBM。

2) 數(shù)據(jù)平面，即Virtual Data Services。分別有三個(gè)子類構(gòu)成：Virtual SAN，Virtual Volumes和Cloud/Object Storage。

(2)SNIA對SDS的定義

全球網(wǎng)絡(luò)存儲工業(yè)協(xié)會SNIA(Storage Networking Industry Association)在SDS的定義中提到，SDS允許異構(gòu)的或者專有的平臺。必須滿足的是，這個(gè)平臺能夠提供部署和管理其虛擬存儲空間的自助服務(wù)接口。除此之外，SDS應(yīng)該包括:

·自動化-簡化管理，降低維護(hù)存儲架構(gòu)的成本；

·標(biāo)準(zhǔn)接口-提供應(yīng)用編程接口，用于管理、部署和維護(hù)存儲設(shè)備和存儲服務(wù)；

·虛擬數(shù)據(jù)路徑-提供塊、文件和對象的接口，支持應(yīng)用通過這些接口寫入數(shù)據(jù)；

·擴(kuò)展性-無需中斷應(yīng)用，也能提供可靠性和性能的無縫擴(kuò)展；

·透明性-提供存儲消費(fèi)者對存儲使用狀況及成本的監(jiān)控和管理。

SNIA認(rèn)為，存儲服務(wù)的接口需要允許數(shù)據(jù)擁有者(存儲用戶)同時(shí)表達(dá)對于數(shù)據(jù)和所需服務(wù)水準(zhǔn)的需求。數(shù)據(jù)的需求，就是SDS建立在數(shù)據(jù)路徑(Data Path)的虛擬化，而控制路徑(Control Path)也需要被抽象化成為存儲服務(wù)。云數(shù)據(jù)中心和存儲系統(tǒng)，或者數(shù)據(jù)管理員能夠被用于部署這個(gè)服務(wù)(指Control Path)。

在SNIA對SDS的定義中，貢獻(xiàn)最大，也是最有價(jià)值的部分，應(yīng)該是SNIA關(guān)于Data Path(數(shù)據(jù)路徑)和Control Path(控制路徑)，以及手動傳送數(shù)據(jù)請求和應(yīng)用通過元數(shù)據(jù)來傳送請求的對比描述。這有助于清晰地了解兩者的區(qū)別，并描繪了未來理想的SDS的藍(lán)圖，為如何發(fā)展SDS指明了方向。

SDS包括數(shù)據(jù)路徑和控制路徑。數(shù)據(jù)路徑由以往的標(biāo)準(zhǔn)接口(塊、文件和對象)組成?？刂坡窂皆趥鹘y(tǒng)存儲中，是指存儲管理員為數(shù)據(jù)提供部署數(shù)據(jù)的服務(wù)。在使用傳統(tǒng)存儲的大多數(shù)情況下，每一個(gè)數(shù)據(jù)服務(wù)有著各自的管理接口。變更數(shù)據(jù)服務(wù)，會導(dǎo)致所有存放在相應(yīng)虛擬存儲空間的數(shù)據(jù)都受到影響。

i)傳統(tǒng)方式下傳遞數(shù)據(jù)請求的方式

圖6SNIA 傳統(tǒng)方式下傳遞數(shù)據(jù)請求

如圖6所示，存儲用戶的控制路徑是在帶外，通過傳統(tǒng)、人工的方式將數(shù)據(jù)請求傳遞給存儲管理員，例如對于數(shù)據(jù)保護(hù)、可用性、性能、安全性的要求。存儲管理員進(jìn)入存儲管理界面，按存儲用戶的請求分配存儲資源。這種情況是當(dāng)前普遍存在的主流方式。其實(shí)是：存儲管理員定義。這種存儲部署方式存在一個(gè)最大的問題，擴(kuò)容或升級非常艱難。由于剛性架構(gòu)限制系統(tǒng)資源只能靜態(tài)分配，這就意味著后續(xù)新部署的資源難以歸入原先存儲體系。

ii)理想方式下傳遞數(shù)據(jù)請求的方式

圖7SNIA 理想方式下傳遞數(shù)據(jù)請求

如圖7所示，理想的SDS，其傳遞數(shù)據(jù)請求的方式是：讓應(yīng)用通過元數(shù)據(jù)來請求相應(yīng)的數(shù)據(jù)服務(wù)。如:空間部署，數(shù)據(jù)保護(hù)(快照、克隆)，數(shù)據(jù)高可用(容災(zāi)、雙活)，性能，安全等。理想的SDS實(shí)現(xiàn)了存儲基礎(chǔ)架構(gòu)的自動化機(jī)制，極大地降低了人工管理運(yùn)維成本，數(shù)據(jù)請求需直接傳達(dá)至自動化軟件。它能夠直接應(yīng)對請求，分配應(yīng)用人員所需的存儲資源，而無需人工干預(yù)。存儲管理員可以從枯燥重復(fù)的建卷、映射卷等工作中，從疲于修補(bǔ)那些導(dǎo)致存儲服務(wù)水準(zhǔn)降低的突發(fā)故障中脫身出來，轉(zhuǎn)向更高級的任務(wù)，例如定義存儲策略。

iii)SNIA之SDS全局示意圖

圖8為SNIA關(guān)于理想的SDS的全局示意圖，很好的概括了未來理想的SDS所涵蓋的各個(gè)方面。(1)存儲管理。將來自服務(wù)器本地的閃存盤、機(jī)械盤、存儲陣列、JBOD等存儲資源，通過存儲管理協(xié)議(如SMI-S等)，進(jìn)行特性描述和虛擬化，構(gòu)建出存儲資源池。(2)數(shù)據(jù)服務(wù)。存儲資源池化后，數(shù)據(jù)服務(wù)即可按照用戶對存儲服務(wù)級別(如金銀銅)的要求提供。數(shù)據(jù)服務(wù)包含：空間部署、數(shù)據(jù)保護(hù)、數(shù)據(jù)可用性、性能、數(shù)據(jù)安全性。(3)數(shù)據(jù)請求。存儲資源的使用者，如軟件開發(fā)人員通過數(shù)據(jù)管理接口(如CDMI)，向SDS發(fā)起數(shù)據(jù)請求。由于SDS開放了豐富的API供調(diào)用，因此SDS能夠滿足用戶的數(shù)據(jù)請求，按照服務(wù)級別，提供相應(yīng)的存儲資源。

圖8SNIA之SDS全局示意圖

除了VMware、SNIA之外，Gartner、IDC，以及EMC、IBM、HP、DELL等，都提出了各自對SDS的定義或闡述。雖然對SDS的定義各有不同，但易于擴(kuò)展(主要指在線橫向擴(kuò)展)、自動化、基于策略或者應(yīng)用的驅(qū)動都幾乎成為大家定義中的必備特征。而這也是軟件定義數(shù)據(jù)中心的重要特征，只有具備自動化的能力，才能實(shí)現(xiàn)敏捷交付，簡單管理，節(jié)省部署和運(yùn)維成本。自動化也成為各家SDS方案是否愿意走向更高階段的試金石。

(3)筆者對SDS的定義

筆者不揣淺陋，嘗試著作出了如下定義[7]：軟件定義的存儲(SDS)，是指存儲資源由軟件自動控制，通過抽象、池化和自動化，將標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)器內(nèi)置存儲、直連存儲、外置存儲或云存儲等存儲資源整合起來，實(shí)現(xiàn)應(yīng)用感知，或者基于策略驅(qū)動的部署、變更和管理，最終達(dá)到存儲即服務(wù)的目標(biāo)。

七、SDS的分類

軟件定義存儲的概念很大，筆者試著將SDS分兩大類：控制平面和數(shù)據(jù)平面，如圖9。

圖9SDS的分類

i)Control Plane (控制平面)

SDS的Control Plane(控制平面)所做的事情，就是將以往通過存儲管理員傳送的數(shù)據(jù)請求，轉(zhuǎn)為由軟件來處理。簡而言之，控制平面負(fù)責(zé)存儲資源的部署和管理，它包括分發(fā)數(shù)據(jù)請求(也即存儲策略驅(qū)動)，控制數(shù)據(jù)流向，完成數(shù)據(jù)的部署、管理和保護(hù)，從而增加了存儲的靈活性、擴(kuò)展性和自動化能力。

在SDS Control Plane這一層，比較著名的有：

1.VMware SPBM (Storage Policy Base Management, 基于存儲策略的管理)；

2.OpenStack Cinder。Cinder是OpenStack云平臺的一個(gè)組件，用來提供塊存儲服務(wù)；

3.EMC ViPR。目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)EMC存儲、異構(gòu)存儲、商用硬件本地存儲資源的存儲虛擬化(包括互操作性)；

4.先智數(shù)據(jù)(ProphetStor)的Federator；

5.還有其它一些產(chǎn)品。

衡量產(chǎn)品是否屬于控制平面這個(gè)分類，關(guān)鍵在于它是否能驅(qū)動底層存儲資源的部署，并調(diào)用底層存儲的數(shù)據(jù)服務(wù)(也即存儲功能)。VMware SPBM、OpenStack Cinder、EMC ViPR和ProphetStor的Federator都能做到。

ii)Data Plane (數(shù)據(jù)平面)

SDS的Data Plane(控制平面)所做的事情，就是所謂的Data Service(數(shù)據(jù)服務(wù))之類的存儲功能，由它來完成數(shù)據(jù)的處理和優(yōu)化。這里面包含了很多的內(nèi)容，包括分級、快照、去重、壓縮等。需要注意的是，控制平面和數(shù)據(jù)平面并不是涇渭分明的，隨著技術(shù)的發(fā)展，控制平面的功能會逐漸從數(shù)據(jù)平面中逐漸解耦、抽取出來，進(jìn)一步增強(qiáng)它的功能。

在SDS數(shù)據(jù)平面這一層，老牌存儲廠商和初創(chuàng)存儲廠商的類型和數(shù)量非常多，構(gòu)成也比較復(fù)雜。筆者試著將數(shù)據(jù)平面分為：

1) Based on Commodity Hardware (基于商用的硬件)

基于商用的硬件(Based on Commodity Hardware)是最難分類的，種類繁多，命名還不容易。首先，它包括了IDC分類中Virtual Storage Appliance(簡稱VSA，存儲控制器運(yùn)行在虛機(jī)上)和Physical Storage Appliance兩類。筆者認(rèn)為，控制平面與數(shù)據(jù)平面的分離之意義大于硬件與軟件的分離，部署方式的這兩種不同，并沒有帶來本質(zhì)的差異。舉例來說，分布式文件系統(tǒng)VSAN FS(VSAN File System)之于EVO:RAIL或EMC VxRail，或NDFS(Nutanix Distributed File System)之于Nutanix一體機(jī)，差別主要在于是否與硬件捆綁。

Server SAN屬于這個(gè)子類。Server SAN在它的原始定義里，是一個(gè)Hyperscale(橫向擴(kuò)展)的分布式存儲。筆者認(rèn)為Server SAN既然是SAN的一種，它還需要支持Block(塊)的訪問方式，或者對外(如iSCSI)，或者對內(nèi)。Server SAN在它的原始定義里，應(yīng)該是一個(gè)橫向擴(kuò)展的分布式存儲，它至少需要支持3個(gè)以上節(jié)點(diǎn)。這樣，對于那些僅支持兩個(gè)控制器做為集群的存儲，就不在Server SAN這個(gè)分類里了。需要注意的是，有些Server SAN 支持融合模式和分離模式兩種部署方式，例如EMC ScaleIO和華為Fusion Storage。后面提到的超融合架構(gòu)僅指該存儲在融合模式下。下面以EMC ScaleIO為例，簡要介紹融合模式和分離模式。

a)分離模式，計(jì)算資源和存儲資源分開，存儲服務(wù)器不運(yùn)行應(yīng)用程序。

如圖10的EMC ScaleIO選擇單獨(dú)的存儲服務(wù)器作為存儲集群，運(yùn)行ScaleIO分布式塊存儲軟件[8]。

b)融合模式，計(jì)算資源和存儲資源在一起，存儲服務(wù)器同時(shí)運(yùn)行應(yīng)用程序。

如圖11的EMC ScaleIO集群里，服務(wù)器運(yùn)行應(yīng)用程序，同時(shí)運(yùn)行ScaleIO分布式塊存儲軟件。

圖10　EMC ScaleIO 分離模式

圖11EMC ScaleIO 融合模式

HCI(超融合架構(gòu))屬于Server SAN的一種，它不僅提供存儲資源，還提供計(jì)算資源。HCI比較著名的產(chǎn)品有：Nutanix、VMware VSAN或EVO:RAIL或EMC VxRail、融合模式下的EMC ScaleIO、HP StoreVirtual、思科HyperFlex、聯(lián)想ThinkCloud AIO、SimpliVity、Scale Computing、Pivot3、Maxta；國內(nèi)有：融合模式下的華為FusionStorage、華三 UIS、青云HCI一體機(jī)、志凌海納SmartX、深信服HCI、愛數(shù)AnyVM、領(lǐng)航盛輝ZettaKit、杉巖、鵬云網(wǎng)絡(luò)、凱翔；開源的有Open vStorage(類似Nutanix架構(gòu))。不過，由于HCI(以及應(yīng)用一體機(jī))還提供了計(jì)算資源，把它歸類為存儲這個(gè)大類，并不完全準(zhǔn)確。但為了容易理解，本文在分類時(shí)，暫且只考慮它的存儲屬性。

而屬于Server SAN，但不屬于HCI的，指的就是節(jié)點(diǎn)只提供存儲資源，不提供計(jì)算資源。這里還包括利用商用的標(biāo)準(zhǔn)硬件實(shí)現(xiàn)存儲虛擬化的產(chǎn)品。這類產(chǎn)品有：分離模式下的EMC ScaleIO和華為FusionStorage、Ceph、DELL Fluid Cache、Microsoft Storage Spaces、達(dá)沃時(shí)代YeeStor、華云網(wǎng)際FusionStor等；一些基于分布式文件系統(tǒng)衍生出來的存儲，如基于GlusterFS衍生出來的存儲。

僅支持兩個(gè)控制器做為集群的存儲，雖然不在Server SAN這個(gè)分類里，但它支持商用的硬件，如果還支持被控制平面的產(chǎn)品驅(qū)動調(diào)用，依然屬于軟件定義存儲這個(gè)大的分類里。這類存儲有：Nexenta，以及其它由Solaris ZFS衍生出來的存儲，如開源的FreeNAS。

另外還有一些存儲虛擬化的專業(yè)產(chǎn)品，主要實(shí)現(xiàn)的是將異構(gòu)存儲統(tǒng)一管理起來，例如飛康Freestor、EMC VPlex、IBM SVC是其中的佼佼者，其他還有DataCore、信核等。

注意在Server SAN這個(gè)分類里，不包括傳統(tǒng)的外置磁盤陣列。此外，商用的硬件，并不只有X86服務(wù)器，也包括ARM等其它架構(gòu)的服務(wù)器。

2) Traditional SAN/NAS(External Storage)

指的是傳統(tǒng)的外置磁盤陣列，包括SAN存儲或者NAS存儲。例如：EMC VNX，NetApp FAS系列，HDS HUS，DELL SC系列和PS系列，HP 3PAR，IBM V系列和DS系列；國內(nèi)的有華為OceanStor系列、宏杉存儲等。這些存儲勁旅，不甘人后，也紛紛加入到SDS浪潮里，采取的方式有：

一是與Control Plane更多的API對接，例如，支持VMware SPBM之下的Virtual Volumes，或者支持OpenStack Cinder(可查詢https://wiki.openstack.org/wiki/CinderSupportMatrix 獲得)等?？紤]到目前VMware SPBM的技術(shù)先進(jìn)性和豐富性，存儲廠商與VMware SPBM對接，也即支持VMware的Virtual Volumes應(yīng)當(dāng)是首選。

二是通過收購或自己研發(fā)，去逐步實(shí)現(xiàn)SDS抽象(解耦)、池化、自動化的階段，典型的就有HP將LeftHand與原有硬件解耦，形成VSA版StorVirtual；NetApp推出Data ONTAP的VSA版ONTAP Edge VSA；IBM推出XIV的軟件版Spectrum Accelerate；EMC推出VNX的虛擬化版本，也即vVNX等。另外，DELL的Fluid Cache脫胎于之前收購的內(nèi)存虛擬化軟件RNA，本身已經(jīng)具備抽象池化的SDS基因。

相信隨著SDS浪潮的到來，會有越來越多的傳統(tǒng)大牌存儲支持與控制平面對接或者推出類似的方案。

3) Cloud/Object Storage

它作為Data Plane的組成部分，實(shí)際上是以后端存儲的身份為VM/App提供存儲資源。VM/App可以通過RESTful API等接口與對象存儲進(jìn)行數(shù)據(jù)的輸入輸出，目前有三種RESTful API：亞馬遜S3、SNIA CDMI和OpenStack SWIFT。

從云存儲來看，隨著混合云的逐漸深入，用戶自然會期待在自己的私有云和公有云之間，能夠?qū)崿F(xiàn)除了在VM/App級別，還能在存儲級別，也能實(shí)現(xiàn)如同本地?cái)?shù)據(jù)中心之間的同構(gòu)存儲之間的高級功能，例如備份、歸檔和容災(zāi)。此時(shí)，運(yùn)行在公有云之上的VSA，也即虛擬存儲控制器(其實(shí)與在Hypervisor之上的VSA相類似)，即可與本地存儲建立數(shù)據(jù)連接。

以NetApp的Cloud ONTAP為例。它是在AWS EC2的實(shí)例中運(yùn)行Data ONTAP(FAS存儲的操作系統(tǒng))軟件，充當(dāng)虛擬存儲控制器，對下接管AWS EBS作為自己的存儲空間，對上給運(yùn)行業(yè)務(wù)應(yīng)用的EC2實(shí)例提供存儲服務(wù)，包括塊(iSCSI)和文件(NFS、CIFS)。把NetApp的FAS存儲直接放到AWS或Microsoft Azure里去，是不太現(xiàn)實(shí)的。但NetApp可以通過軟件定義的方法，把存儲控制器做成虛機(jī)，后端磁盤柜換成塊存儲服務(wù)(AWS EBS)，為業(yè)務(wù)虛機(jī)提供專業(yè)的、高級的存儲服務(wù)。類似的還有SoftNAS，也是以虛機(jī)方式運(yùn)行在AWS EC2實(shí)例上，可以為運(yùn)行業(yè)務(wù)應(yīng)用的EC2實(shí)例提供包括塊(iSCSI)和文件(NFS、CIFS)的存儲服務(wù)。

4) 其它

被OpenStack Cinder驅(qū)動的是塊存儲。實(shí)際上，業(yè)務(wù)或應(yīng)用軟件可以通過RESTful API驅(qū)動Openstack Swift，這個(gè)Swift就是分布式對象存儲，可以把它視為可被應(yīng)用軟件定義的存儲。Swift除了使用X86服務(wù)器之外，還可以采用ARM等架構(gòu)的服務(wù)器。在國內(nèi)，初創(chuàng)公司北京優(yōu)立方就推出了基于ARM的服務(wù)器，并基于ARM服務(wù)器研制出功耗低、靈活高效的冷存儲。冷存儲的出現(xiàn)，也是源于數(shù)據(jù)迅猛增長，據(jù)統(tǒng)計(jì)，冷數(shù)據(jù)一般占數(shù)據(jù)總量的80%以上。冷存儲適用于包含備份、存檔、災(zāi)難恢復(fù)和圖片、文檔、音頻、視頻及社交媒體等，這些場景有著類似的特征：較低的數(shù)據(jù)訪問頻率，而且需要最大限度地降低每一GB存儲數(shù)據(jù)的成本。

八、SDS的產(chǎn)生背景

人類各項(xiàng)發(fā)明、創(chuàng)新，大多都是為了更加的高效、方便、靈活，并且節(jié)省成本。例如，從種植業(yè)、畜牧業(yè)的出現(xiàn)，到蒸汽機(jī)的發(fā)明，到自來水、集中供電的出現(xiàn)，再到互聯(lián)網(wǎng)的出現(xiàn)(信息傳遞更快更高效，更省成本)，無一不是如此。IT也不例外，存儲也不例外。伴隨著需求，還有兩大背景：一是隨著個(gè)性化、物聯(lián)網(wǎng)、萬聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，數(shù)據(jù)以前所未有的速度迅猛增長；2014年4月，IDC發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)的增長超過其在2012年的預(yù)期，預(yù)計(jì)2020年將達(dá)44ZB的數(shù)據(jù)量。因此，數(shù)據(jù)需要更高效，更省成本的方式存放。二是虛擬化、云計(jì)算和硬件技術(shù)的發(fā)展，使得軟件定義成為可能。隨著虛擬化和云計(jì)算的普及，用戶的思維方式也發(fā)生了轉(zhuǎn)變，逐漸意識到，快速、敏捷、靈活地獲取計(jì)算資源已經(jīng)成為可能，并且逐漸要求能按需使用，按需付費(fèi)。因此，做為虛擬化和云計(jì)算里重要的組成部分，存儲也應(yīng)適應(yīng)新的需求而不斷完善，做到存儲即服務(wù)，實(shí)現(xiàn)快速交付，動態(tài)調(diào)整。

下面剖析一下，是哪些技術(shù)的發(fā)展，使得SDS，尤其是SDS的重要組成部分Server SAN在未來5年內(nèi)會成為主流？

二三十年前，CPU的處理能力較弱，內(nèi)存較小，單塊磁盤的性能和容量都較小。為了不搶占寶貴的CPU和內(nèi)存資源，也為了提高數(shù)據(jù)的性能、可靠性(如RAID保護(hù))、可用性(如快照，容災(zāi)，雙活等)、擴(kuò)展性，以及提供方便易用的集中管理，誕生了外置磁盤陣列(也叫集中存儲)，陣列本身自帶智能控制器，能夠組織管理數(shù)據(jù)，并提供快照、容災(zāi)等高級的軟件功能。有些高端存儲甚至能在一個(gè)單一陣列里提供1000乃至數(shù)千塊盤，如EMC VMAX，HDS VSP和華為OceanStor等。

然而，近幾年來，新的技術(shù)顯著地改變了存儲架構(gòu)。包括：

(1)SSD

SSD的延時(shí)從磁盤的毫秒級縮短到亞毫秒級(0.1毫秒)，讀寫性能從單塊15K(1萬5千轉(zhuǎn))磁盤的180 IOPS，猛增到單塊SSD的8000 IOPS(當(dāng)SSD內(nèi)嵌在外置磁盤陣列里)，甚至到單塊SSD的36000 IOPS(內(nèi)嵌在服務(wù)器里的SAS或SAT接口的SSD，或者PCIe SSD)；閃存價(jià)格的下降速度比硬盤更快，根據(jù)IDC預(yù)測，兩者價(jià)格曲線將于2015至2017年出現(xiàn)交叉，屆時(shí)單位GB的SSD的價(jià)格甚至低于單位GB的15K磁盤的價(jià)格。

2014年4月，SanDisk發(fā)布世界上第一款4TB SSD，并計(jì)劃2015年發(fā)布8TB，2016年發(fā)布16TB SSD。2015年3月，SanDisk推出的InfiniFlash全閃存陣列里內(nèi)置了64個(gè)單卡容量達(dá)8TB的閃存卡。2015年3月，在美國2015 OCP峰會上，來自中國的初創(chuàng)公司NetBric全閃存陣列也是內(nèi)置了8TB閃存卡，每個(gè)陣列共64個(gè)。2015年08月，三星在閃存峰會上公布世界容量最大的2.5英寸SSD盤：16TB SSD PM1633a。相比之下，當(dāng)時(shí)希捷或西部數(shù)據(jù)制造的容量最大的機(jī)械硬盤只有8TB或10TB。2015年9月，東芝在IFA2015(柏林國際消費(fèi)電子展)宣布，2018年將推出128TB SSD。如圖12所示[9]，東芝計(jì)劃在2016年推出32TB，2017年推出64TB。而HDD硬盤在2020也只有20-40TB。可以斷定，SSD的發(fā)展遠(yuǎn)遠(yuǎn)快于磁盤的發(fā)展。

圖12東芝在IFA2015宣布，2018年將推出128TB SSD

除了國外Intel、西部數(shù)據(jù)、Fusion-IO(2014年6月被SanDisk收購)、Micron、SanDisk(2015年10月被西部數(shù)據(jù)收購)、SamSung、Seagate、Toshiba、HGST(2011年3月被西部數(shù)據(jù)合并，2015年10月中國政府放行此次合并)、Greenliant(綠芯)等SSD廠商之外，中國也涌現(xiàn)出不少SSD廠商，除了華為自研SSD之外，還有MemBlaze(憶恒創(chuàng)源)、Shannon(中文名叫寶存，2015年4月被Silicon Motion公司收購)、RunCore(源科)、蘇州恒成芯興等SSD廠商。

(2)存儲控制器標(biāo)準(zhǔn)化

實(shí)際上，早在四、五年前甚至更早時(shí)期，各大外置磁盤陣列的存儲廠商的存儲控制器(包括EMC, IBM, DELL等)都已經(jīng)是X86架構(gòu)，各個(gè)部件也都逐漸采用業(yè)界的標(biāo)準(zhǔn)硬件和標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)器差別不大。因此硬件已經(jīng)趨于同質(zhì)化，存儲廠商也早已開始比拼豐富的軟件功能。不過，值得思考的是，即便是外置磁盤陣列的控制器，除了X86架構(gòu)之外，未來是不是會出現(xiàn)ARM架構(gòu)或者其它呢？

(3)CPU多核技術(shù)

服務(wù)器的CPU多核早已被業(yè)務(wù)應(yīng)用利用起來，尤其在虛擬化環(huán)境里，多核處理器功不可沒，既提高了處理器利用率，也提高了單臺服務(wù)器上用戶對更多I/O的需求，這其實(shí)也驅(qū)動著底層存儲的變革。如前所述，絕大多數(shù)存儲控制器采用了X86架構(gòu)，但真正利用其多核處理I/O，大約從最近三、四年才逐漸開始。例如，DELL Compellent Storage Center 6.3在2012年11月推出多核技術(shù)；EMC VNX 2在2013年9月推出MCx多核技術(shù)；而作為純軟件方式的存儲Nexenta，也利用多核技術(shù)去實(shí)現(xiàn)其在線的壓縮功能；正是有了CPU多核的利用，分布式存儲才能在處理業(yè)務(wù)應(yīng)用之外，心有余力地去處理I/O，實(shí)現(xiàn)豐富多彩的軟件功能。

(4)高速網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

分布式存儲借助于節(jié)點(diǎn)之間的緩存(用SSD存放)的同步復(fù)制來確保數(shù)據(jù)的冗余性，也得益于近些年來網(wǎng)絡(luò)的高速發(fā)展。通常推薦采用萬兆網(wǎng)絡(luò)，甚至有的采用四萬兆(40GbE)的網(wǎng)絡(luò)。目前，萬兆網(wǎng)絡(luò)的延遲非常小，大約在100 微秒左右，遠(yuǎn)小于PCIe閃存的延遲1毫秒；如果采用RDMA技術(shù)，延遲能更小，低至微秒級。

(5)大容量服務(wù)器和磁盤

分布式存儲借助于大容量的服務(wù)器和磁盤，也能夠提供以往外置磁盤陣列才能支持的大存儲容量。例如，DELL PowerEdge R730XD支持高達(dá)16個(gè)3.5寸近線SAS盤，采用6TB的盤，可達(dá)近100TB的裸容量。而且，單塊的機(jī)械磁盤容量也越來越大，例如，2015年03月，HGST首次向公眾展示了10TB的機(jī)械硬盤。不遠(yuǎn)的未來，僅憑服務(wù)器內(nèi)置磁盤，即可支持?jǐn)?shù)百TB的裸容量。如果分布式存儲還支持服務(wù)器連接JBOD、直連存儲來進(jìn)行Scale Up(縱向擴(kuò)展)，容量就更大了。

(6)存儲技術(shù)逐漸成熟

分布式存儲的技術(shù)逐漸成熟，互聯(lián)網(wǎng)巨頭如Google、Facebook、Yahoo和百度阿里騰訊大規(guī)模采用分布式存儲驗(yàn)證了這一技術(shù)的可行性。另外，面向?qū)ο蟠鎯Φ募夹g(shù)逐漸成熟。

(7)虛擬化和云計(jì)算逐漸普及

虛擬化和云計(jì)算要求更智能的存儲，能夠調(diào)用API，配合上層實(shí)現(xiàn)更靈活敏捷地部署、管理和變更存儲資源。在這些需求和技術(shù)的推動下，軟件定義存儲(當(dāng)前以分布式存儲為主流)做為軟件定義數(shù)據(jù)中心不可或缺的一環(huán)，已經(jīng)逐漸普及開來。九、SDS的現(xiàn)狀

其實(shí)，前面提到的SDS分類相當(dāng)于描述了SDS的現(xiàn)狀。目前，存儲市場上絕大多數(shù)都是做數(shù)據(jù)平面的。做控制平面的SDS廠商，尤其是初創(chuàng)廠商，需要巨大的勇氣和魄力。因?yàn)閺?fù)雜度高，而且在短時(shí)間內(nèi)很難看到回報(bào)。大部分做數(shù)據(jù)平面的廠商，絕大部分還在抽象、池化這兩個(gè)階段。其中，抽象做的是軟硬件解耦。池化做的是存儲虛擬化。

池化包括存儲虛擬化和存儲標(biāo)準(zhǔn)化，而存儲虛擬化指所有存儲資源的虛擬化，包括：1)外置磁盤陣列內(nèi)的虛擬化；2)跨外置磁盤陣列的虛擬化(也即異構(gòu)存儲的管理)；3)分布式存儲服務(wù)器內(nèi)的存儲虛擬化。

抽象是第一步，沒有解耦，硬件被鎖定，無法靈活調(diào)用；第二步，池化，這樣才能隨需分配，動態(tài)擴(kuò)展；第三步是自動化，存儲資源由軟件(Hypervisor，云管理)來自動分配和管理。目前觀察到的自動化其實(shí)是根據(jù)不同的工作負(fù)載來動態(tài)分配或管理存儲資源。

以何來判斷工作負(fù)載的特點(diǎn)？最好是Hypervisor/OS ，或者云管理軟件，它們具有先天的優(yōu)勢。所以，存儲通過和Hypervisor、云管理軟件對接，是一個(gè)比較現(xiàn)實(shí)可行的方法。這就是前面提到的與VMware SPBM對接，或者與OpenStack Cinder，EMC ViPR，先智Federator等對接。

十、結(jié)束語

云計(jì)算已然成為不可阻擋的趨勢，在當(dāng)前占絕大多數(shù)用戶主流的是私有云平臺的建設(shè)，其實(shí)也是從傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心逐步轉(zhuǎn)向軟件定義數(shù)據(jù)中心的過程。在這一過程中，信息存放之地——企業(yè)級存儲，也面臨前所未有的挑戰(zhàn)。如何實(shí)現(xiàn)私有云技術(shù)平臺所需的自助服務(wù)，快速部署，彈性擴(kuò)展以及按量計(jì)費(fèi)？ 軟件定義存儲是迄今為止最好的方式，也是被IT領(lǐng)袖廠商驗(yàn)證過的最佳實(shí)踐?？偨Y(jié)為一句話就是：云計(jì)算時(shí)代，我們需要軟件定義存儲。

[1] NIST云計(jì)算定義[EB/OL].http://blog.csdn.net/seu_lyr/article/details/9169391 ,2013-06-25.

[2] 企業(yè)核心業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)支撐云平臺[EB/OL].http://www.zxin.net.cn/product/ProductIntroduce.aspx?pid=7315.

[3] 華為融易存儲共建數(shù)字法院[EB/OL].http://www.doit.com.cn/article/2014-10-30/3824055.shtml,2014-10-30.

[4] VMware軟件定義的數(shù)據(jù)中心[EB/OL].http://www.vmware.com/cn/solutions/software-defined-datacenter.html.

[5] VMware軟件定義的存儲[EB/OL].http://www.vmware.com/cn/products/software-defined-storage.html.

[6] 全球網(wǎng)絡(luò)存儲工業(yè)協(xié)會(SNIA)對SDS的闡述[EB/OL]. http://www.snia.org/sds.

[7] 葉毓睿,雷迎春,李炫輝，王豪邁.《軟件定義存儲：原理、實(shí)踐與生態(tài)》[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2016.

[8] EMC SCALEIO[EB/OL].http://china.emc.com/storage/scaleio/index.htm.

[9] 東芝公布SSD固態(tài)硬盤路線圖：2018年容量可達(dá)128TB[EB/OL].http://mt.sohu.com/20150826/n419737385.shtml.

(責(zé)任編輯夏侯國論)

The characteristic of Enterprise Storage during the Cloud Computing Era

YEYu-rui

(VMware, Inc. Beijing 100190, China)

With the growing fast of Cloud Computing, as the important part of data center, Enterprise Storage faced much more challenge from private cloud and hybrid cloud. According to the definition of NIST for cloud, customer need storage have features: self-service, storage pooling, elastic, storage provisioning automatically and quickly, can be charge and billing. Actually, Software Defined Data Center (SDDC) is the best practice for the new data center under cloud time, and Software Defined Storage (SDS) is the best for private and hybrid cloud.

enterprise storage, cloud; SDDC, SDS, control plane, data plane

2016-08-20

葉毓睿，男，VMware存儲架構(gòu)師，曾任職于EMC, Compellent, DELL， "樂生活與愛IT" 微信公眾號的作者。

TP309.2

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1674-0408(2016)03-0037-11