传统外置存储系统或将迎来严酷的冬天

2011-10-20 10:19:35来源:《计算机世界》作者:张冬

那么我到底想说什么呢?凭什么我认为外置存储系统后续日子会越来越难过?这还得从最近的两个东西说起,一个是固态存储介质,另一个,则是炒得火热的云。

1、存储这十年

眨眼间,担任存储产品设计规划工作已经一年多了,对存储系统的发展有了一些感触。在2002~2009这7年里,应该说是存储行业在中国落地生根的时期,那时候国内有不少工程师活跃在各种技术论坛,讨论存储系统的基本原理、部署配置等。我记得那段时间内,IBM从LSIOEM过来的FAStT系列的存储系统在国内被广泛使用,技术论坛里基本都是关于这个系列存储系统的讨论。高端存储的讨论则基本聚焦在IBM的Shark系列,当时国内对EMC以及HDS等专业存储公司的产品的关注和探讨明显不如IBM,一个重要原因是因为IBM的存储大量随其服务器捆绑,而EMC和HDS这两家公司当时只有存储产品。再后来就是FAStT的换代产品DS4000系列,再后来就是DS5000,这几代产品均是OEM自LSI,本质上其实就是一个硬件规格不断提升的过程。然而,存储行业就像一个人的成长过程,首先要长身体,但是身体长到一定阶段,就需要长心智了。随着上层业务的多样化发展,底层存储不仅仅再只是一个提供数据存储的盒子,它需要一些灵活易用的数据管理功能来丰富它的价值,比如快照克隆、扩容复制、压缩重删、超供回收以及虚拟化等等。

在中国,存储从业人员水平也在不断的提高。从这10年期间国内的几个著名存储论坛讨论的课题便可以看出,从当初的一知半解,还在讨论所谓SAN、FC、光纤这三者的概念和区别的阶段,一直到后来讨论起各厂商中高端存储设备的内部架构以及各种数据管理特性原理、实现、价值及应用场景,随后更进一步,讨论起存储系统的选型、部署和规划管理等。我相信随着国内业界对存储的不断认知和积累,首先是厂商与集成商,随后便会是终端客户,随着从业人员水平的提高,终端客户越来越难忽悠,这样就会形成更加专业的气氛和促使国内厂商不断自主研发进取的动力。

十年间,细数存储厂商的变迁。IBM在2008年将早先收购的XIV推向了市场,并且定位在高端存储级别,引起了不小的轰动,这是个里程碑式的事件,它不仅象征着传统高端存储的封闭式架构土崩瓦解,而且还引起了一股Scale-Out热。紧其随后,EMC把经营了多年的传统高端SymmetrixDMX系列的核心软件迁移到了开放式硬件平台上,推出了新一代Scale-Out高端存储系统SymmetrixV-Max;之后一年HDS也按耐不住,将其传统高端存储USPV也迁移到了开放硬件平台,变身成了VSP存储系统,也宣称为Scale-Out架构,但是VSP并不是十分开放,其形态上我认为依然是传统高端的封闭式架构,但是CPU从PowerPC变成了Intelx86,同时保留ASIC芯片,外观上采用大背板,CPU、内存、IO板分离式热插拔,这些依然还是传统高端存储系统的元素。

2011年,EMC将其Celerra产品当做机头,后端挂接Clariion存储,包装成了VNX系列,当然硬件平台是升级之后的。这个产品没有什么本质创新。但是其同时推出了一款低端的VNXe系列,这款产品看似低端,其实暗藏玄机。在笔者在今年3月份的一篇文章《VNXe会给存储系统带来颠覆性变革么》中详细剖析了VNXe内部并且做出推断,存储+虚拟机就是百变金刚。存储+计算,即应用存储很有可能会是后续外置存储系统的发展方向。果不其然,9月份的VMwareWorld大会上,EMC毫无遮拦的表述了这个观点,存储直接运行虚拟机,直接与应用结合,抢占部分服务器市场。(作者:冬瓜头(张冬),《大话存储》及《大话存储2》作者)在应用存储这方面国内某软件公司就颇具前瞻性。

2010年,IBM将其多个产品的多个模块进行了堆叠组合,形成了StorwizeV7000中端存储产品,这款产品可以说是IBM真正自研的第一款中端存储系统。EMC在经历了SymmetrixV-Max变革之后,在中端存储系统产品线,也将其CX系列做了终结,换面为VNX系列,后者实则是CX系列升级的硬件版本加上CelerraNAS机头组合而成的一款所谓Scale-Out的统一存储。

就在本月,HP也成功的将收购的3PAR存储硬件升级之后包装为P10000产品型号。

说道统一存储,不得不说的则是NetApp。作为EMC的头号对手(存储界仅剩的三家专业聚焦存储的巨头为EMC、NetApp、HDS),NetApp是一个老牌存储公司了,上世纪九十年代靠独立NAS起家(取代当时的Linux服务器做NFS共享的方式),本世纪初通过在文件系统上虚拟块空间从而支持了块级访问,并包装为“UnifiedStorage”概念,广受业界追捧,统一存储的概念一直到现在还没退火。NetApp凭借其强大的增值功能和简便的配置占据了NAS市场老大的位置。从最早期的FAS270、FAS980,到后来的FAS2000、FAS3000和FAS6000,再到后来的FAS3100,一直到最近的FAS3200和FAS6200,NetApp在硬件平台上迁移的很平稳,形态上没有什么大动(除了最近的FASx200系列平台支持IO扩展柜之外)。NetApp的核心竞争力在于其软件,它没有精力去自己搞出类似某公司那样的十几款硬件盒子形态,这样做对它没有任何意义。从其Ontap7.0操作系统开始,支持Flexvol特性,这也是存储业界(作者:冬瓜头(张冬),《大话存储》及《大话存储2》作者)第一个Thin技术的原型,但是Thin这个词好像却并不是NetApp推广出来的。其核心层WAFL文件系统是一个非常强大的角色,号称“Thelastwordinfilesystem”的ZFS就是借鉴了WAFL的思想并在多方面进行改良的文件系统,以及变种BTRFS。

2008年的存储界还有另一件大事,本文笔者的专著,一本里程碑式的著作《大话存储–网络存储系统原理精解与最佳实践》出版了,它是第一本将存储系统基本概念和原理清晰透彻进行表述的存储书籍,在业界引起了广泛好评,让不计其数的初学者快速入了门,为国内存储行业迅速孵化了一大批存储潜在人才。两年后,《大话存储2》也顺利出版了,大话2厚度超过900页,可以说是存储界前所未有之鸿篇巨著,其内容涉及了存储技术的方方面面,甚至在国内学术界也获得了高度评价,并且成功进入了各大院校的专业课程教材体系,同时也成为了各大国内集成商以及存储厂商研发人员手头必备的书籍;同时也受到不少美国硅谷存储界人士的好评。

然而,看似红红火火的存储市场,即将迎来的可能会是一个严酷的冬天。

2、存储下一个十年

书接上文。从存储产品形态变化可以看得出来,在硬件形态上,高端存储传统架构崩塌,转为开放式架构,那么存储与服务器架构已经没有本质区别,这一步的变化已经奠定了外置存储系统体系走(作者:冬瓜头(张冬),《大话存储》及《大话存储2》作者)向崩塌的基础。一个事物总是要向前发展,传统双控存储系统在大架构体系上已经没有可以拿得出手的搞头了,所以不得不向Scale-Out架构来发展,就像CPU多核化一样,上百核的CPU都已经可以商用了,那么对于存储系统来说,Scale-Out的下一步又会是什么呢?在没有革命性新技术出来之前,我认为外置存储也就只能这样了,无非就是硬件规格、接口速率的提升过程,激进一些可能直接以磁盘为单位来做Scale-Out,让控制器节点数达到系统内的硬盘数量级,而每个控制器节点规格可以降低,但是这始终还是Scale-Out。

那么我到底想说什么呢?凭什么我认为外置存储系统后续日子会越来越难过?这还得从最近的两个东西说起,一个是固态存储介质,另一个,则是炒得火热的云。

2.1存储与服务器同质化

上一代存储产品在硬件上还是颇具特色的,尤其是以EMCSymmetrix和HDSUSP为代表的高端平台,大背板上安插CPU板、内存板、IO板等。而且上一代高端普遍使用PowerPC处理器。上一代中端产品,到处可觅见ASIC的身影,比如IBMDS4000/DS5000,HDSAMS2000等。而到了这一代,Intel处理器x86硬件平台似乎已经统治了从高端到中端甚至中低端的存储阵列,内部架构与普通x86PC服务器无异,只是外观以及其他一些专门为硬盘槽位以及维护性考虑的细节上略有不同。只有低端一些产品依然使用ASIC来降低成本。

外置存储发展到这个阶段,已经在硬件上失去了它独立发展的“借口”。其次,在软件上,外置存储的借口也越来越脆弱。随着各种卷管理软件,比如传统的LVM、CLVM甚至GLVM以及Windows平台下的动态卷越做越强,还有Symantec从Veritas继承下来的驰骋多年依然宝刀未老的VxVM以及StorageFoundation平台,再加上号称“Thelastwordinfilesystem”的ZFS以及其变种Btrfs,甚至原Sun公司的统一的存储软件ComStar等平台,这些角色的发展对于传统外置存储的软件层来讲,都是威胁。比如ZFS,容错保护、数据校验纠错、快照、Thin、Dedup、Clone、Replication等外置存储用来增值的特性,它也都已经集成了,只要将其架设到JBOD或者服务器自带存储介质上即可形成一个差不多的存储系统,既可以用作自身使用,也可以通过SCSITarget向外部提供存储空间成为一个独立的存储设备。

2.2固态存储介质终将一统

固态存储介质的好处就不必多讲了,想必大家都很了解。固态存储介质迟早会取代机械磁盘,这也是大势所趋,虽然短期内不太可能,但是不排除若干年之后不会发生。固态存储介质的可靠性、容量、存储密度以及成本均会越来越变得让人容易接受。机械磁盘届时已经没有必要存在,而磁带可能相对于机械磁盘稍晚些一样会被固态存储介质所替代。Flash硅片也有不同的规格等级,使用低规格大容量的Flash阵列完全可以提供比传统物理带库或者VTL更划算的备份介质。这样,从RAM到归档设备一条路下来就不会有任何机械部件存在,而且性能和成本可以是平滑下降的。

我曾经在某客户机房看到过某公司高端存储产品,占用了整整一个机柜的空间,风扇呼呼的吹着,噪音让人头疼,结果上面只插了几十块甚至十几块磁盘。这其中其他原因暂且不提,你懂的。咱们抛开其他因素,从任何方面讲,这都属于投资浪费。这几十块机械硬盘在高端存储上所能提供的性能,可能只需要几块SSD就可以满足了。至于容量方面,目前很多场景容量都是过剩的,由于机械盘无法提供太高IOPS,不得不用几十块甚至上百或者数百上千块磁盘来堆出所需要的性能,然而磁盘容量的增长速度远比性能增长速度快,那么数百块600GB的磁盘,就可以达到上百TB的空间,而这些空间绝大多数可能都被浪费了,只因为单个机械盘性能不够。机械盘拿数量来换性能,容量过剩。;而SSD则是性能过剩而容量稍小而且价格太高。但是容量和寿命问题可以随着技术发展不断得到解决,价格也会不断降低,而且如果从耗电、占地等个方面综合判断,SSD的$/IOPS显然是划算的。

2.2.1历史车轮不可阻挡

外置存储控制器的前世形态其实是插在服务器里面的Raid卡,后来为何会扩充出去独立成为“存储系统”?多种因素,性能和空间问题为主要,另外一种因素是用于多主机共享存储,后面这个因素目前看来,有点鸡肋,到底有多少主机需要与其他主机共享空间?他们只是在“共享同一个设备”,真正需要共享空间的有两种情况,一种是特殊应用,比如视频领域、WebServer集群、HPC集群等等,而这些场景毕竟有限;其次则是最近几年ThinProvision炒作起来之后,确实可以做到全局空间动态分配回收,但是又有多少人真正用到?从这一点上看,这个因素确实是个鸡肋,不会阻止底层技术车轮发展导致的上层形态的变革。所以,共享同一个设备,或者共享同一个空间,只是为技术的发展所创造的一个噱头。而我相信当存储形态重新轮回回来之后,又会有新噱头被创造出来。