高端存储技术与应用趋势

2010年之前，高端存储主要是与大机相配合的技术，但自从2010年以来，云计算开始得到广泛应用，高端存储主要的应用场合不再仅限于支持大型机环境。根据Gartner 2013年的存储数据统计，传统的高端存储大约只有20%是大型机环境。也就是说，目前高端存储主要的应用场合是开放环境，而非之前的大型机环境。

因此，2011年以后，业界一般不再以是否支持大型机环境作为高端存储的衡量标准。现在业界一般把平均售价在BAND 7以上(即100K美金以上)的系统称为高端存储。也就是说，卖得贵的就是高端。不过，这种只看售价的定义方式，我们一般称为广义的高端存储。根据Gartner的预测，广义的高端存储的份额近几年可能逐渐缩小，预计维持在30%。

而我们一般把广义高端存储里面支持SAN的存储系统叫狭义的高端存储，或者叫高端SAN。因为企业最关键的数据资产一般是结构化数据，常见的选择是保存在高端的SAN系统里。

1. 高端存储的技术发展趋势

松耦合

高端存储刚出现的时候，采用的是紧耦合的多控体系架构。紧耦合架构的特点就是所有的资源都是物理集中在一起的，这些资源通常包括前端接口，后端接口和Cache，一般都插在一个大机箱里。随着技术的发展，特别用户对总体拥有成本(TCO)和可扩展性的追求，现在的高端存储厂商大部分采用了松耦合的多控体系架构。它们都有一个特点，每个引擎都有自己的前端接口、后端接口和Cache资源，通过高速的低延时网络把多个引擎连接起来，组成一个统一的高端存储。这种松耦合的架构有效解决了紧耦合带来的问题，因为引擎作为一个独立组件，扩展起来比较方便;引擎之间可以部署在不同的机柜里，也给机房机柜布局带来了灵活性;而且由于对于每个引擎来说，物理架构和中端存储类似，可以和中端存储共用很多部件，降低成本。

虚拟化

虚拟化是目前的热点，也是高端存储发展的重要趋势。对于高端存储本身来说，虚拟化主要包含两个层面：块虚拟化和异构虚拟化。

? 块虚拟化抛弃了传统的RAID的虚拟化方式，把物理硬盘切分为许多小容量逻辑盘，组成一个资源池，然后以这些逻辑盘为单位组建RAID。RAID还是传统的RAID算法，但作用对象已经不是物理盘，而是小容量的逻辑盘。目前市场上以戴尔Compellent为代表的戴尔流动数据架构的块级虚拟化技术，不仅粒度可控，管理便捷性好，其优化存储资源、降低能耗和采购成本方面的效果也更明显

? 异构虚拟化指的是对第三方阵列的支持。异构虚拟化给客户带来的价值主要有两点，一是无缝接管原来的第三方阵列数据，统一管理;二是原来的数据可以享受高端存储的高级数据服务功能，比如自动分层，远程复制等等。一句话，保护投资，简化管理。

高性能

高性能永远是高端存储追求的目标，技术发展令现在的高端存储已可以达到百万级IOPS(SPC-1)。高端存储为了实现更高的性能目标，其技术发展趋势体现在以下几个方面：

? PCIe：目前高端存储厂商基本采用PCIe 2.0来进行节点间的高速互连，PCIe相对其他连接技术，不需要做协议转换，延时更低。随着PCIe 3.0的成熟，预计很快有高端存储厂商将升级到PCIe 3.0。

? 闪存技术：近来发展很快，技术逐渐成熟。高端存储从原来少量采用到大量配置闪存，乃至出现全闪存阵列。闪存不仅作为高端存储的Cache扩展，也可以作为Tier 0存储，甚至可以插在应用服务器上和高端存储配合使用。

? 高速接口：随着计算虚拟化技术的大量采用，一个物理服务器上面跑的VMware软件越来越多，因此对存储的高速端口要求也越来越迫切，最新版本的VMware vSphere 5.5已经支持端到端的16G FC组网。预计高端存储主流厂商将很快支持16G FC接口。

? QoS：由于高端存储需要支持大量的用户，甚至要支持多租户的环境，而资源总是有限的，因此，完善的QoS策略是保证关键用户性能的最好办法。高端存储厂商一般采用Cache分区，I/O优先级，限制IOPS和带宽等方法来保证关键应用的高性能。

高安全

可靠性其实是高端存储最核心的诉求，用户购买高端存储，更多的是买一个放心。在安全技术的发展方面，我们看到主流厂商在下面的努力：

? DIX(Data Integrity eXtensions)端到端完整性校验：目前很多主流厂商不仅仅满足于让高端存储内部采用T10 PI (Protection Information)规范进行数据完整性保护;

? 数据加密：高端存储保存的数据一般都是企业最关键的数据，因此，防止泄密就是一个必须面对的问题。高端存储一般需要支持全盘数据加密功能(性能不受影响)，保证硬盘遗失或者维护过程中数据不被泄露。

? 在线升级：高端存储承载的业务都是关键业务，一般要求7*24不间断运行。现在业务变化很快，用户很难准确估计业务的发展。因此，需要高端存储能够按需在线升级，包括软件的升级和硬件的扩展。

? 高级容灾特性：高端存储需要完善的容灾特性，比如支持远程复制秒级RPO，三站点容灾甚至四站点容灾等等。

智能化

高端存储非常复杂，功能丰富，但用户了解甚少。这些差距就迫使高端存储厂商在智能化和便捷管理上加大力度，以前很多的功能必须通过命令行来实现，现在通过图形化的管理工具就可以实现。高端存储在智能化发展趋势体现在以下方面：

? 应用智能：高端存储除了对虚拟化平台的支持外，如VMware的VAAI和VASA和Hyper-V的ODX，还应该提供API接口和其他应用程序特别是数据库联动。;

? 管理智能：除了支持GUI界面外，还支持移动终端上进行管理。并且根据运行的统计数据，给出管理的建议;

? 智能流动：数据应该在设备内，甚至可以跨设备智能流动，实现数据的生命周期管理，并达到数据的空间使用效率和性能均衡。

? 开放接口：高端存储应该提供SMI-S管理接口，Open Stack接口等和其他系统对接，以迎接软件定义数据中心以及云时代的到来。

通过松耦合、虚拟化、高性能、高安全、智能化这5个关键词，我们概括了高端存储的技术发展趋势。其实现在很多技术已经不是在高端存储首先出现了，而是在中端存储优先采用，技术成熟后再引入高端存储中，特别是硬件层面，如PCIe和SAS技术就是典型的代表。高端存储更多不是追求新技术，而更关注的是安全性和稳定性，这是高端存储的基石。

2. 高端存储受到的冲击

随着闪存技术的成熟，全闪存阵列(All Flash Array，简称AFA)由于具有高性能，低功耗等优点，对传统的高端存储形成了很大的冲击。根据Gartner 2013年的数据显示，全闪存阵列的销售价格区间在200K-300K USD之间，是典型的高端存储的范畴。

由于全闪存阵列相比高端存储具有强大的性价比优势，因此传统的存储厂商纷纷通过收购或者改造推出自己的全闪存阵列。还有一些初创公司，开发出适应范围更广的混合阵列，加入高端存储俱乐部。预计将来应该是传统的高端存储、全闪存阵列、混合阵列相互融合相互渗透的过程。传统的高端存储将和大型机一样，会在追求极致可靠性的环境占据一席之地;而全闪存阵列，将在追求性能和空间的场合夺取自己的份额;混合阵列，应用场景更加广泛，在需要性能和容量兼顾的场合，更有优势。

随着集群架构的成熟，很多中端存储采用集群技术，也杀入高端存储的领域。中端存储集群由于可以和中端存储共用软硬件平台，因此成本上非常具有杀伤力。预计很多入门级的高端存储市场将被中端存储的集群方式所抢占,2014年3月全新发布的戴尔存储SC4000系列即是典型代表,作为重新定义企业级存储经济效益的例证，戴尔SC4000系列提供了大型企业级存储的高级功能，从而帮助中型企业机构更富竞争力。

3. 高端存储的应用趋势

根据Gartner 2013的数据显示，高端存储主要应用在UNIX环境和Windows+Linux环境。也就是说，45%的高端存储应承载企业关键业务，这些业务一般部署在UNIX环境下，这些UNIX既可以是物理服务器，也可以是硬件厂商提供的虚拟化环境;而另外36%的环境部署在Windows或者Linux环境，这种环境一般采用X86的架构，采用VMware或者Hyper-v虚拟化技术为主，这是典型的云计算的场合。预计随着云计算的普及，很多企业把关键应用也切换到云环境，高端存储承载Windows和Linux的应用愈来愈多，这部分的份额也会逐渐上升。

总之，高端存储的技术一直在发展，传统的高端存储厂商一直保持投入研发新一代产品，而新兴厂商也通过学习模仿进入这块市场，或者通过全闪存阵列以及混合阵列、阵列集群抢占这块蛋糕。以后高端存储和非高端存储的技术界限会越来越模糊。而在应用上，高端存储除了继续在传统的关键应用保持一席之地外，还在云计算、虚拟化等场景下发挥其独特价值，成为云数据中心集中存储的重要选择。