1、IDC 追蹤報(bào)告：SDS 增勢(shì)迅猛
據(jù) IDC 在 2017 年 9 月發(fā)布的預(yù)測(cè)報(bào)告顯示，從 2017 年到 2021 年，SDS 在全球的營(yíng)收將從 2016 年的 85 億美元增長(zhǎng)到 2021 年的 161 億美元，年復(fù)合增長(zhǎng)率達(dá)到 13.5%，而其中，由于 HCI 市場(chǎng)的不斷擴(kuò)大，用于 HCI 的 SDS 全球營(yíng)收的年復(fù)合增長(zhǎng)率將高達(dá) 26.6%。
IDC 預(yù)測(cè)，從 2017 年到 2021 年，SDS 在塊數(shù)據(jù)、文件數(shù)據(jù)、對(duì)象數(shù)據(jù)以及 HCI 等細(xì)分市場(chǎng)的營(yíng)收將持續(xù)增長(zhǎng)，其中 SDS 在 HCI 方面的年復(fù)合增長(zhǎng)率將高達(dá) 26.6%，SDS 總體年復(fù)合增長(zhǎng)率達(dá)到 13.5%。
SDS 與 HCI 之間有著非常緊密的聯(lián)系。SDS 是 HCI 的重要組成部分，但 HCI 以“一體化”整體解決方案的交付方式先于 SDS 獲得用戶(hù)市場(chǎng)的認(rèn)可，為與更早時(shí)候出現(xiàn)的服務(wù)器+傳統(tǒng) SAN 一體交付的“融合基礎(chǔ)設(shè)施（Converged Infrastructure）”相區(qū)別，HCI 因?yàn)槠溆?jì)算與存儲(chǔ)更加緊密地部署在同一物理服務(wù)器節(jié)點(diǎn)上，故被稱(chēng)之為“超融合基礎(chǔ)設(shè)施（Hyper Converged Infrastructure）”。
隨后，軟件定義存儲(chǔ)（Software Define Storage，SDS）的概念被提出，HCI 中的存儲(chǔ)子系統(tǒng)——基于 x86 商用服務(wù)器的分布式存儲(chǔ)系統(tǒng)，被看作是 SDS 在產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)上的典范，進(jìn)而在用戶(hù)市場(chǎng)獲得迅猛增長(zhǎng)。
另一方面，HCI 融合了計(jì)算、存儲(chǔ)以及網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)形成一體化的整體解決方案，而計(jì)算子系統(tǒng)的成熟度較高，多種可選計(jì)算子系統(tǒng)的性能水平并無(wú)明顯差距；并且在網(wǎng)絡(luò)方面也無(wú)特別需求，反倒是存儲(chǔ)子系統(tǒng)的性能水平成為 HCI 方案的關(guān)鍵，直接決定了 HCI 綜合性能發(fā)揮。換而言之，HCI 的成功幫助 SDS 進(jìn)入更多企業(yè)用戶(hù)的視野，而 HCI 的成功又有 SDS 不可磨滅的功勞。
SDS 是 HCI 不可缺少的基石，在 HCI 場(chǎng)景下，SDS 控制器多安裝在單獨(dú)的虛擬機(jī)上或作為 Hypervisor 中的一個(gè)進(jìn)程，但因?yàn)槎际腔?x86 商用硬件，所以 SDS 控制器是安裝在物理機(jī)還是虛機(jī)內(nèi)，在技術(shù)上并無(wú)本質(zhì)區(qū)別。
隨著市場(chǎng)對(duì) SDS 的接受程度越來(lái)越高，為了更靈活地滿(mǎn)足不同應(yīng)用場(chǎng)景下對(duì)存儲(chǔ)提出的不同性能需求，存儲(chǔ)與計(jì)算（應(yīng)用服務(wù)器）分離部署的場(chǎng)景也在增多�；� x86 服務(wù)器獨(dú)立部署的 SDS 方案，因?yàn)檐浻布怦睿灰蕾?lài)特定硬件等特性，在獨(dú)立部署時(shí)，SDS 能夠根據(jù)不同環(huán)境提供塊數(shù)據(jù)、文件數(shù)據(jù)以及對(duì)象數(shù)據(jù)等對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)接口。
如圖一所示，SDS 與 HCI 融合部署仍是其主流應(yīng)用場(chǎng)景，但用于滿(mǎn)足塊數(shù)據(jù)、文件數(shù)據(jù)以及對(duì)象數(shù)據(jù)存儲(chǔ)需求的獨(dú)立部署模式也獲得了較高的年復(fù)合增長(zhǎng)率。即使是年復(fù)合增長(zhǎng)率最低的塊數(shù)據(jù)存儲(chǔ)市場(chǎng)，SDS 方案也有接近 5% 的年復(fù)合增長(zhǎng)率，預(yù)計(jì)到 2021 年，其全球營(yíng)收將達(dá)到 2.5 億美元左右。增長(zhǎng)率雖然最小，卻有非凡的意義，塊數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在以往都主流使用傳統(tǒng) SAN 存儲(chǔ)，而 SDS 在塊數(shù)據(jù)存儲(chǔ)市場(chǎng)的增長(zhǎng)，意味著其將逐步替代傳統(tǒng) SAN 存儲(chǔ)。而在塊存儲(chǔ)市場(chǎng)， SDS 的另一個(gè)名字更為知名——Server SAN。
SDS 在中國(guó)市場(chǎng)的銷(xiāo)售額也正飛速增長(zhǎng)，且與全球市場(chǎng)不同的是，Server SAN 的增長(zhǎng)率高于全球平均水平，中國(guó)用戶(hù)對(duì) Server SAN 的接受程度更高。據(jù) IDC 今年 3 月發(fā)布的 HCI 與 SDS 在中國(guó)市場(chǎng)的細(xì)分報(bào)告顯示，HCI 和 SDS 在 2017 全年銷(xiāo)售總額分別超過(guò)了 3.7 億和 4 億美元，而其中 2017 年第四季度的銷(xiāo)售額分別達(dá)到了 1.57 億和 1.5 億美元，均超過(guò)了全年銷(xiāo)售總額的三分之一。
據(jù) IDC 最新報(bào)告顯示，與 2016 年第四季度相比，2017 年第四季度，HCI 和 SDS 的銷(xiāo)售額同比了增長(zhǎng) 188.6% 和 176.9% （圖表來(lái)源于 IDC），Q4 的銷(xiāo)售額幾乎占據(jù)了全年銷(xiāo)售總額的三分之一。
2、全閃 Server SAN：將替代傳統(tǒng) SAN
Server SAN 這一分支的誕生，標(biāo)志著 SDS 開(kāi)始進(jìn)入主流市場(chǎng)，在產(chǎn)品布局上完成了對(duì)企業(yè)主流應(yīng)用場(chǎng)景的覆蓋。而 Server SAN 本身所具有的三大特點(diǎn)也使得其替代傳統(tǒng) SAN 存儲(chǔ)成為可能：
首先，Server SAN 都是基于標(biāo)準(zhǔn)的 x86 商用硬件，或者說(shuō)，Server SAN 的核心是軟件，其可以安裝在任意 x86 服務(wù)器之上，而非像傳統(tǒng) SAN 存儲(chǔ)那樣需要有專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的存儲(chǔ)硬件。這就使得其具有靈活的部署選擇，既可以獨(dú)立部署（如Server SAN），也可實(shí)現(xiàn)超融合部署（HCI）。
在存儲(chǔ)資源方面，SSD 是必選項(xiàng)，用以加速硬盤(pán)，這使得其性能保持在一定水平之上。同時(shí)，隨著閃存單位成本的下降，用閃存全面替代硬盤(pán)可以提供更高的存儲(chǔ)性能，相比于硬盤(pán)，閃存的每 IOPS 成本和 IO 響應(yīng)時(shí)間都有巨大優(yōu)勢(shì)，而與這兩大特點(diǎn)最契合的就是以數(shù)據(jù)庫(kù)為代表的企業(yè)塊數(shù)據(jù)存儲(chǔ)場(chǎng)景，這也是傳統(tǒng) SAN 存儲(chǔ)最主要的陣地，全閃存配置 SDS 用以滿(mǎn)足塊數(shù)據(jù)存儲(chǔ)需求，即 Server SAN。
并且，相對(duì)于傳統(tǒng) SAN 存儲(chǔ)需要專(zhuān)門(mén)的存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)（如 FC、IB 或 iSCSI），Server SAN 與前端計(jì)算采用相同的以太網(wǎng)絡(luò)，不僅能夠降低網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜度，也有助于成本節(jié)省。
隨著具有更高性能的 NVMe SSD 以及支持 RDMA 技術(shù)的 25GbE 網(wǎng)絡(luò)走向普及，相比于傳統(tǒng) SAN 專(zhuān)有硬件設(shè)計(jì)，Server SAN 只需從軟件堆棧上作出改變就能利用新技術(shù)帶來(lái)的性能提升，這將極大地推動(dòng)了 Server SAN 進(jìn)入企業(yè)關(guān)鍵應(yīng)用領(lǐng)域，同時(shí)也給創(chuàng)新型 SDS 提供商帶來(lái)彎道超車(chē)的機(jī)會(huì)。
相比 2016 年，SDS 在各行業(yè)都獲得了極高的增長(zhǎng)率，2017 年平均增長(zhǎng)率超過(guò)了 125%。（數(shù)據(jù)來(lái)源：IDC）
據(jù) IDC 的預(yù)測(cè)數(shù)字顯示，到 2022 年，中國(guó)市場(chǎng)的 SDS 產(chǎn)品年銷(xiāo)售額將突破 10 億美元，HCI 的年銷(xiāo)售額也將接近 9 億美元。2017 年，HPC、VSS、流媒體、云原生應(yīng)用、歸檔、VDI 以及 DB 等應(yīng)用場(chǎng)景成為 SDS 產(chǎn)品的主要增長(zhǎng)領(lǐng)域。其中 VDI 和 DB 都屬于塊數(shù)據(jù)存儲(chǔ)場(chǎng)景，而塊數(shù)據(jù)存儲(chǔ)場(chǎng)景在以往通常是傳統(tǒng) SAN 存儲(chǔ)的“天下”，但 SDS 在這兩個(gè)場(chǎng)景的增長(zhǎng)分別超過(guò)了 60% 和 30%。這意味著 Server SAN 正在逐步取代傳統(tǒng)的 SAN 存儲(chǔ)。
2017 年，SDS 在中國(guó)市場(chǎng)上的主要增長(zhǎng)領(lǐng)域（數(shù)據(jù)來(lái)源：IDC）
旺盛的市場(chǎng)需求正促使諸多新興供應(yīng)商加入到 HCI 市場(chǎng)當(dāng)中，HCI 以一體化交鑰匙的方式交付給用戶(hù)，大幅簡(jiǎn)化了部署實(shí)施過(guò)程。而 HCI 重存儲(chǔ)的特點(diǎn)也讓在 SDS 領(lǐng)域有經(jīng)驗(yàn)積累的廠商能夠迅速加入進(jìn)來(lái)。
其中較為典型的例子就是青云QingCloud，青云QingCloud 在 2017 年提出了“全模云”概念，同時(shí)支持分布式和集中式業(yè)務(wù)架構(gòu)的云端部署，希望根據(jù)不同用戶(hù)不同應(yīng)用場(chǎng)景下的不同需求提供靈活且適宜的產(chǎn)品或組合解決方案，推出了包括 Bare Metal（裸金屬服務(wù)器）、NeonSAN 以及 RadonDB 等多種滿(mǎn)足企業(yè)用戶(hù)所需的產(chǎn)品及服務(wù)。其中 NeonSAN 是面向企業(yè)關(guān)鍵應(yīng)用負(fù)載所推出的一款新的塊數(shù)據(jù)存儲(chǔ)產(chǎn)品（Server SAN），同時(shí)也可以作為其青立方超融合系統(tǒng)的底層多維存儲(chǔ)選擇之一。
青立方超融合系統(tǒng)從 2017 年第三季度才開(kāi)始被 IDC 納入統(tǒng)計(jì)，近下半年兩個(gè)季度，就占據(jù)了 4% 的中國(guó)地區(qū)市場(chǎng)份額，即使放到全年來(lái)看，青云QingCloud 占據(jù)了 3% 左右的市場(chǎng)份額（數(shù)據(jù)來(lái)源：IDC）
3、QingStor? NeonSAN：新技術(shù)支撐企業(yè)關(guān)鍵應(yīng)用
青云QingCloud 自主研發(fā)的 QingStor? NeonSAN 是一款符合軟件定義存儲(chǔ)理念的分布式存儲(chǔ)系統(tǒng)，其支持 HDD、SATA SSD、NVMe SSD 乃至 Intel Optane 等多種存儲(chǔ)介質(zhì)，并可選 10GbE 或新一代 25GbE 網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)不同的硬件組合，能夠?yàn)椴煌瑧?yīng)用場(chǎng)景下的不同存儲(chǔ)性能需求提供靈活選擇；同時(shí)也能根據(jù)應(yīng)用特點(diǎn)融合部署在虛擬化環(huán)境（HCI），或者分離部署在商用 x86 服務(wù)器之上（Server SAN），Oracle RAC、SQL Server 等核心數(shù)據(jù)庫(kù)集群、物理機(jī)和容器高可用架構(gòu)、大數(shù)據(jù)分析計(jì)算等應(yīng)用場(chǎng)景都有相匹配的 NeonSAN 產(chǎn)品。
經(jīng)過(guò) E 企研究院的測(cè)試結(jié)果顯示：在采用 NVMe SSD+25GbE（RDMA）技術(shù)后的 NeonSAN，其單卷（Volume）可提供不低于 10 萬(wàn) IOPS 的隨機(jī)讀寫(xiě)性能，容量可擴(kuò)展到 100TB，單個(gè) NeonSAN 節(jié)點(diǎn)隨機(jī)讀寫(xiě)性能最高可達(dá) 50 萬(wàn) IOPS。
QingStor? NeonSAN 邏輯架構(gòu)圖
QingStor? NeonSAN 主要有四個(gè)大的功能角色組成：
- Zookeeper 用于集群管理，進(jìn)行注冊(cè)發(fā)現(xiàn)服務(wù)，新加入的 NeonSAN 節(jié)點(diǎn)會(huì)自動(dòng)注冊(cè)到 Zookeeper；
- 中心節(jié)點(diǎn)（Center Node）用于NeonSAN的控制節(jié)點(diǎn)，類(lèi)似 SDS 中的控制平面（Control Plane），通過(guò)一主多從模式來(lái)實(shí)現(xiàn)高可用，當(dāng)主控制節(jié)點(diǎn)不可用時(shí)，通過(guò) Zookeeper 可以自動(dòng)產(chǎn)生新的主控制節(jié)點(diǎn)；
- 元數(shù)據(jù)信息存放在 MySQL Plus 數(shù)據(jù)庫(kù)中，MySQL Plus 是一個(gè)分布式數(shù)據(jù)庫(kù)集群，可以分布到所有 NeonSAN 之上，主控制節(jié)點(diǎn)可自動(dòng)訪問(wèn) MySQL Plus 以獲取元數(shù)據(jù)信息；
- Store Node 主要用于數(shù)據(jù)服務(wù)，類(lèi)似 SDS 中的數(shù)據(jù)平面（Data Plane）。
QingStor? NeonSAN 通過(guò)多副本機(jī)制來(lái)保證數(shù)據(jù)的高可用，副本數(shù)量可以設(shè)置為一、二、三或更多（默認(rèn)為三），接收到應(yīng)用服務(wù)器的寫(xiě)請(qǐng)求之后，其在寫(xiě)入主副本的同時(shí)，Replicator 進(jìn)程會(huì)同時(shí)將數(shù)據(jù)副本發(fā)送到其他 NeonSAN 節(jié)點(diǎn)，當(dāng)主副本與從副本的都寫(xiě)入成功之后，再返回應(yīng)用服務(wù)器寫(xiě)入成功，這種機(jī)制保證了數(shù)據(jù)各副本之間的強(qiáng)一致性。
NeonSAN 數(shù)據(jù)寫(xiě)入流程圖，在全閃存陣列中，NeonSAN 內(nèi)部存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)使用支持 RDMA 技術(shù)的新一代 25GbE 網(wǎng)絡(luò)，利用 RDMA，數(shù)據(jù)本地寫(xiě)入與遠(yuǎn)程節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)寫(xiě)入擁有幾乎一致的響應(yīng)時(shí)間，這可大幅降低 NeonSAN 數(shù)據(jù)寫(xiě)入延遲
除了數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的高可用之外，存儲(chǔ)系統(tǒng)還需要關(guān)注存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)的高可用。
與傳統(tǒng) SAN 存儲(chǔ)的雙控制器或多控制器來(lái)實(shí)現(xiàn)高可用不同，青云 NeonSAN 的存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)高可用是通過(guò)交換機(jī)和數(shù)據(jù)鏈路的冗余來(lái)實(shí)現(xiàn)高可用，如下圖所示：
QingStor? NeonSAN 網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)拓?fù)鋱D，以三節(jié)點(diǎn)全閃存 NeonSAN 集群為例
每個(gè) NeonSAN 節(jié)點(diǎn)上都配備了 2 張雙端口網(wǎng)卡，每個(gè)端口都連接到不同交換機(jī)上。其中互為冗余的兩臺(tái)前端交換機(jī)作為服務(wù)網(wǎng)絡(luò)，即為前端應(yīng)用服務(wù)器提供數(shù)據(jù)讀取服務(wù)；兩臺(tái)支持 RDMA 技術(shù)（即RoCE，RDMA overConverged Ethernet）的 25GbE 交換機(jī)作為數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，主要用于 NeonSAN 的多副本寫(xiě)入等數(shù)據(jù)交換操作。
作為支撐企業(yè)關(guān)鍵應(yīng)用的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)解決方案，NeonSAN 在注重高可用性的同時(shí)，也致力于提供更高的性能。因此，在 NeonSAN 開(kāi)發(fā)過(guò)程中，簡(jiǎn)潔是第一原則，所有存儲(chǔ)軟件堆棧都以“簡(jiǎn)單”為第一優(yōu)先級(jí)以充分發(fā)揮 NVMe SSD 的高性能優(yōu)勢(shì)。
除了對(duì) IO 路徑進(jìn)行優(yōu)化之外，NeonSAN 還提供了諸多企業(yè)存儲(chǔ)常用功能，比如標(biāo)準(zhǔn) iSCSI 接口支持，和最新的 NVMe over Fabric 規(guī)范支持，以及多路徑故障切換、無(wú)中斷的數(shù)據(jù)恢復(fù)、遷移和容量均衡等功能。
QingStor? NeonSAN 通過(guò)多副本與多數(shù)據(jù)鏈路的機(jī)制達(dá)到數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與服務(wù)的高可用，利用 NVMe SSD+25GbE（RDMA）來(lái)提升存儲(chǔ)性能，輔以“簡(jiǎn)潔”的存儲(chǔ)軟件堆棧最大限度發(fā)揮 NVMe SSD 的高性能優(yōu)勢(shì)，并支持多種企業(yè)關(guān)鍵應(yīng)用常用功能來(lái)滿(mǎn)足不同應(yīng)用場(chǎng)景下的存儲(chǔ)功能需求，這一系列特點(diǎn)已經(jīng)讓 NeonSAN 具備了替代傳統(tǒng) SAN 存儲(chǔ)的基礎(chǔ)。目前，青云QingCloud 正在引入 Intel 提出的 SPDK，以進(jìn)一步提升 NeonSAN 性能。
在下一篇文章中，E 企研究院將針對(duì)企業(yè)關(guān)鍵應(yīng)用場(chǎng)景特點(diǎn)，構(gòu)建一個(gè)貼近真實(shí)的 Oracle RAC 數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用環(huán)境，用以評(píng)估 QingStor? NeonSAN 在真實(shí)環(huán)境中的性能表現(xiàn)，歡迎繼續(xù)關(guān)注！
