1、IDC 追蹤報(bào)告：SDS 增勢迅猛
據(jù) IDC 在 2017 年 9 月發(fā)布的預(yù)測報(bào)告顯示，從 2017 年到 2021 年，SDS 在全球的營收將從 2016 年的 85 億美元增長到 2021 年的 161 億美元，年復(fù)合增長率達(dá)到 13.5%，而其中，由于 HCI 市場的不斷擴(kuò)大，用于 HCI 的 SDS 全球營收的年復(fù)合增長率將高達(dá) 26.6%。
IDC 預(yù)測，從 2017 年到 2021 年，SDS 在塊數(shù)據(jù)、文件數(shù)據(jù)、對象數(shù)據(jù)以及 HCI 等細(xì)分市場的營收將持續(xù)增長，其中 SDS 在 HCI 方面的年復(fù)合增長率將高達(dá) 26.6%，SDS 總體年復(fù)合增長率達(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 獲得用戶市場的認(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)算與存儲更加緊密地部署在同一物理服務(wù)器節(jié)點(diǎn)上，故被稱之為“超融合基礎(chǔ)設(shè)施（Hyper Converged Infrastructure）”。
隨后，軟件定義存儲（Software Define Storage，SDS）的概念被提出，HCI 中的存儲子系統(tǒng)——基于 x86 商用服務(wù)器的分布式存儲系統(tǒng)，被看作是 SDS 在產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)上的典范，進(jìn)而在用戶市場獲得迅猛增長。
另一方面，HCI 融合了計(jì)算、存儲以及網(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)的性能水平并無明顯差距；并且在網(wǎng)絡(luò)方面也無特別需求，反倒是存儲子系統(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)上并無本質(zhì)區(qū)別。
隨著市場對 SDS 的接受程度越來越高，為了更靈活地滿足不同應(yīng)用場景下對存儲提出的不同性能需求，存儲與計(jì)算（應(yīng)用服務(wù)器）分離部署的場景也在增多�；� x86 服務(wù)器獨(dú)立部署的 SDS 方案，因?yàn)檐浻布怦�，不依賴特定硬件等特性，在�?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)以及對象數(shù)據(jù)等對應(yīng)的存儲接口。
如圖一所示，SDS 與 HCI 融合部署仍是其主流應(yīng)用場景，但用于滿足塊數(shù)據(jù)、文件數(shù)據(jù)以及對象數(shù)據(jù)存儲需求的獨(dú)立部署模式也獲得了較高的年復(fù)合增長率。即使是年復(fù)合增長率最低的塊數(shù)據(jù)存儲市場，SDS 方案也有接近 5% 的年復(fù)合增長率，預(yù)計(jì)到 2021 年，其全球營收將達(dá)到 2.5 億美元左右。增長率雖然最小，卻有非凡的意義，塊數(shù)據(jù)存儲在以往都主流使用傳統(tǒng) SAN 存儲，而 SDS 在塊數(shù)據(jù)存儲市場的增長，意味著其將逐步替代傳統(tǒng) SAN 存儲。而在塊存儲市場， SDS 的另一個(gè)名字更為知名——Server SAN。
SDS 在中國市場的銷售額也正飛速增長，且與全球市場不同的是，Server SAN 的增長率高于全球平均水平，中國用戶對 Server SAN 的接受程度更高。據(jù) IDC 今年 3 月發(fā)布的 HCI 與 SDS 在中國市場的細(xì)分報(bào)告顯示，HCI 和 SDS 在 2017 全年銷售總額分別超過了 3.7 億和 4 億美元，而其中 2017 年第四季度的銷售額分別達(dá)到了 1.57 億和 1.5 億美元，均超過了全年銷售總額的三分之一。
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 的銷售額同比了增長 188.6% 和 176.9% （圖表來源于 IDC），Q4 的銷售額幾乎占據(jù)了全年銷售總額的三分之一。
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 開始進(jìn)入主流市場，在產(chǎn)品布局上完成了對企業(yè)主流應(yīng)用場景的覆蓋。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，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 存儲那樣需要有專門設(shè)計(jì)的存儲硬件。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）。
在存儲資源方面，SSD 是必選項(xiàng)，用以加速硬盤，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可以提供更高的存儲性能，相比于硬盤，閃存的每 IOPS 成本和 IO 響應(yīng)時(shí)間都有巨大優(yōu)勢，而與這兩大特點(diǎn)最契合的就是以數(shù)據(jù)庫為代表的企業(yè)塊數(shù)據(jù)存儲場景，這也是傳統(tǒng) SAN 存儲最主要的陣地，全閃存配置 SDS 用以滿足塊數(shù)據(jù)存儲需求，即 Server SAN。
并且，相對于傳統(tǒng) SAN 存儲需要專門的存儲網(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 提供商帶來彎道超車的機(jī)會(huì)。
相比 2016 年，SDS 在各行業(yè)都獲得了極高的增長率，2017 年平均增長率超過了 125%。（數(shù)據(jù)來源：IDC）
據(jù) IDC 的預(yù)測數(shù)字顯示，到 2022 年，中國市場的 SDS 產(chǎn)品年銷售額將突破 10 億美元，HCI 的年銷售額也將接近 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)用場景成為 SDS 產(chǎn)品的主要增長領(lǐng)域。其中 VDI 和 DB 都屬于塊數(shù)據(jù)存儲場景，而塊數(shù)據(jù)存儲場景在以往通常是傳統(tǒng) SAN 存儲的“天下”，但 SDS 在這兩個(gè)場景的增長分別超過了 60% 和 30%。這意味著 Server SAN 正在逐步取代傳統(tǒng)的 SAN 存儲。
2017 年，SDS 在中國市場上的主要增長領(lǐng)域（數(shù)據(jù)來源：IDC）
旺盛的市場需求正促使諸多新興供應(yīng)商加入到 HCI 市場當(dāng)中，HCI 以一體化交鑰匙的方式交付給用戶，大幅簡化了部署實(shí)施過程。而 HCI 重存儲的特點(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。
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)不同用戶不同應(yīng)用場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 等多種滿足企業(yè)用戶所需的產(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)的底層多維存儲選擇之一。
青立方超融合系統(tǒng)從 2017 年第三季度才開始被 IDC 納入統(tǒng)計(jì)，近下半年兩個(gè)季度，就占據(jù)了 4% 的中國地區(qū)市場份額，即使放到全年來看，青云QingCloud 占據(jù)了 3% 左右的市場份額（數(shù)據(jù)來源：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理念的分布式存儲系統(tǒng)，其支持 HDD、SATA SSD、NVMe SSD 乃至 Intel Optane 等多種存儲介質(zhì)，并可選 10GbE 或新一代 25GbE 網(wǎng)絡(luò)，通過不同的硬件組合，能夠?yàn)椴煌瑧?yīng)用場景下的不同存儲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)用場景都有相匹配的 NeonSAN 產(chǎn)品。
經(jīng)過 E 企研究院的測試結(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 IOPS 的隨機(jī)讀寫性能，容量可擴(kuò)展到 100TB，單個(gè) NeonSAN 節(jié)點(diǎn)隨機(jī)讀寫性能最高可達(dá) 50 萬 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)行注冊發(fā)現(xiàn)服務(wù)，新加入的 NeonSAN 節(jié)點(diǎn)會(huì)自動(dòng)注冊到 Zookeeper；
- 中心節(jié)點(diǎn)（Center Node）用于NeonSAN的控制節(jié)點(diǎn)，類似 SDS 中的控制平面（Control Plane），通過一主多從模式來實(shí)現(xiàn)高可用，當(dāng)主控制節(jié)點(diǎn)不可用時(shí)，通過 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)庫中，MySQL Plus 是一個(gè)分布式數(shù)據(jù)庫集群，可以分布到所有 NeonSAN 之上，主控制節(jié)點(diǎn)可自動(dòng)訪問 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)，類似 SDS 中的數(shù)據(jù)平面（Data Plane）。
QingStor? NeonSAN 通過多副本機(jī)制來保證數(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)器的寫請求之后，其在寫入主副本的同時(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入成功之后，再返回應(yīng)用服務(wù)器寫入成功，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)寫入流程圖，在全閃存陣列中，NeonSAN 內(nèi)部存儲網(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)本地寫入與遠(yuǎn)程節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)寫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)寫入延遲
除了數(shù)據(jù)存儲的高可用之外，存儲系統(tǒng)還需要關(guān)注存儲網(wǎng)絡(luò)的高可用。
與傳統(tǒng) SAN 存儲的雙控制器或多控制器來實(shí)現(xiàn)高可用不同，青云 NeonSAN 的存儲網(wǎng)絡(luò)高可用是通過交換機(jī)和數(shù)據(jù)鏈路的冗余來實(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 開發(fā)過程中，簡潔是第一原則，所有存儲軟件堆棧都以“簡單”為第一優(yōu)先級以充分發(fā)揮 NVMe SSD 的高性能優(yōu)勢。
除了對 IO 路徑進(jìn)行優(yōu)化之外，NeonSAN 還提供了諸多企業(yè)存儲常用功能，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、無中斷的數(shù)據(jù)恢復(fù)、遷移和容量均衡等功能。
QingStor? NeonSAN 通過多副本與多數(shù)據(jù)鏈路的機(jī)制達(dá)到數(shù)據(jù)存儲與服務(wù)的高可用，利用 NVMe SSD+25GbE（RDMA）來提升存儲性能，輔以“簡潔”的存儲軟件堆棧最大限度發(fā)揮 NVMe SSD 的高性能優(yōu)勢，并支持多種企業(yè)關(guān)鍵應(yīng)用常用功能來滿足不同應(yīng)用場景下的存儲功能需求，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 企研究院將針對企業(yè)關(guān)鍵應(yīng)用場景特點(diǎn)，構(gòu)建一個(gè)貼近真實(shí)的 Oracle RAC 數(shù)據(jù)庫應(yīng)用環(huán)境，用以評估 QingStor? NeonSAN 在真實(shí)環(huán)境中的性能表現(xiàn)，歡迎繼續(xù)關(guān)注！
