1、IDC 追蹤報告：SDS 增勢迅猛
據 IDC 在 2017 年 9 月發(fā)布的預測報告顯示，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(cháng)到 2021 年的 161 億美元，年復合增長(cháng)率達到 13.5%，而其中，由于 HCI 市場(chǎng)的不斷擴大，用于 HCI 的 SDS 全球營(yíng)收的年復合增長(cháng)率將高達 26.6%。
IDC 預測，從 2017 年到 2021 年，SDS 在塊數據、文件數據、對象數據以及 HCI 等細分市場(chǎng)的營(yíng)收將持續增長(cháng)，其中 SDS 在 HCI 方面的年復合增長(cháng)率將高達 26.6%，SDS 總體年復合增長(cháng)率達到 13.5%。
SDS 與 HCI 之間有著(zhù)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)的認可，為與更早時(shí)候出現的服務(wù)器+傳統 SAN 一體交付的“融合基礎設施（Converged Infrastructure）”相區別，HCI 因為其計算與存儲更加緊密地部署在同一物理服務(wù)器節點(diǎn)上，故被稱(chēng)之為“超融合基礎設施（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——基于 x86 商用服務(wù)器的分布式存儲系統，被看作是 SDS 在產(chǎn)品實(shí)現上的典范，進(jìn)而在用戶(hù)市場(chǎng)獲得迅猛增長(cháng)。
另一方面，HCI 融合了計算、存儲以及網(wǎng)絡(luò )子系統形成一體化的整體解決方案，而計算子系統的成熟度較高，多種可選計算子系統的性能水平并無(wú)明顯差距；并且在網(wǎng)絡(luò )方面也無(wú)特別需求，反倒是存儲子系統的性能水平成為 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的虛擬機上或作為 Hypervisor 中的一個(gè)進(jìn)程，但因為都是基于 x86 商用硬件，所以 SDS 控制器是安裝在物理機還是虛機內，在技術(shù)上并無(wú)本質(zhì)區別。
隨著(zhù)市場(chǎng)對 SDS 的接受程度越來(lái)越高，為了更靈活地滿(mǎn)足不同應用場(chǎng)景下對存儲提出的不同性能需求，存儲與計算（應用服務(wù)器）分離部署的場(chǎng)景也在增多。基于 x86 服務(wù)器獨立部署的 SDS 方案，因為軟硬件解耦，不依賴(lài)特定硬件等特性，在獨立部署時(shí)，SDS 能夠根據不同環(huán)境提供塊數據、文件數據以及對象數據等對應的存儲接口。
如圖一所示，SDS 與 HCI 融合部署仍是其主流應用場(chǎng)景，但用于滿(mǎn)足塊數據、文件數據以及對象數據存儲需求的獨立部署模式也獲得了較高的年復合增長(cháng)率。即使是年復合增長(cháng)率最低的塊數據存儲市場(chǎng)，SDS 方案也有接近 5% 的年復合增長(cháng)率，預計到 2021 年，其全球營(yíng)收將達到 2.5 億美元左右。增長(cháng)率雖然最小，卻有非凡的意義，塊數據存儲在以往都主流使用傳統 SAN 存儲，而 SDS 在塊數據存儲市場(chǎng)的增長(cháng)，意味著(zhù)其將逐步替代傳統 SAN 存儲。而在塊存儲市場(chǎng)， SDS 的另一個(gè)名字更為知名——Server SAN。
SDS 在中國市場(chǎng)的銷(xiāo)售額也正飛速增長(cháng)，且與全球市場(chǎng)不同的是，Server SAN 的增長(cháng)率高于全球平均水平，中國用戶(hù)對 Server SAN 的接受程度更高。據 IDC 今年 3 月發(fā)布的 HCI 與 SDS 在中國市場(chǎng)的細分報告顯示，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 IDC 最新報告顯示，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(cháng) 188.6% 和 176.9% （圖表來(lái)源于 IDC），Q4 的銷(xiāo)售額幾乎占據了全年銷(xiāo)售總額的三分之一。
2、全閃 Server SAN：將替代傳統 SAN
Server SAN 這一分支的誕生，標志著(zhù) SDS 開(kāi)始進(jìn)入主流市場(chǎng)，在產(chǎn)品布局上完成了對企業(yè)主流應用場(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 SAN 存儲成為可能：
首先，Server SAN 都是基于標準的 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 SAN 存儲那樣需要有專(zhuān)門(mén)設計的存儲硬件。這就使得其具有靈活的部署選擇，既可以獨立部署（如Server SAN），也可實(shí)現超融合部署（HCI）。
在存儲資源方面，SSD 是必選項，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(zhù)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性能，相比于硬盤(pán)，閃存的每 IOPS 成本和 IO 響應時(shí)間都有巨大優(yōu)勢，而與這兩大特點(diǎn)最契合的就是以數據庫為代表的企業(yè)塊數據存儲場(chǎng)景，這也是傳統 SAN 存儲最主要的陣地，全閃存配置 SDS 用以滿(mǎn)足塊數據存儲需求，即 Server SAN。
并且，相對于傳統 SAN 存儲需要專(zhuān)門(mén)的存儲網(wǎng)絡(luò )（如 FC、IB 或 iSCSI），Server SAN 與前端計算采用相同的以太網(wǎng)絡(luò )，不僅能夠降低網(wǎng)絡(luò )的復雜度，也有助于成本節省。
隨著(zhù)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 SAN 專(zhuān)有硬件設計，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)的機會(huì )。
相比 2016 年，SDS 在各行業(yè)都獲得了極高的增長(cháng)率，2017 年平均增長(cháng)率超過(guò)了 125%。（數據來(lái)源：IDC）
據 IDC 的預測數字顯示，到 2022 年，中國市場(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、云原生應用、歸檔、VDI 以及 DB 等應用場(chǎng)景成為 SDS 產(chǎn)品的主要增長(cháng)領(lǐng)域。其中 VDI 和 DB 都屬于塊數據存儲場(chǎng)景，而塊數據存儲場(chǎng)景在以往通常是傳統 SAN 存儲的“天下”，但 SDS 在這兩個(gè)場(chǎng)景的增長(cháng)分別超過(guò)了 60% 和 30%。這意味著(zhù) Server SAN 正在逐步取代傳統的 SAN 存儲。
2017 年，SDS 在中國市場(chǎng)上的主要增長(cháng)領(lǐng)域（數據來(lái)源：IDC）
旺盛的市場(chǎng)需求正促使諸多新興供應商加入到 HCI 市場(chǎng)當中，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 重存儲的特點(diǎn)也讓在 SDS 領(lǐng)域有經(jīng)驗積累的廠(chǎng)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)架構的云端部署，希望根據不同用戶(hù)不同應用場(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)鍵應用負載所推出的一款新的塊數據存儲產(chǎn)品（Server SAN），同時(shí)也可以作為其青立方超融合系統的底層多維存儲選擇之一。
青立方超融合系統從 2017 年第三季度才開(kāi)始被 IDC 納入統計，近下半年兩個(gè)季度，就占據了 4% 的中國地區市場(chǎng)份額，即使放到全年來(lái)看，青云QingCloud 占據了 3% 左右的市場(chǎng)份額（數據來(lái)源：IDC）
3、QingStor? NeonSAN：新技術(shù)支撐企業(yè)關(guān)鍵應用
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，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(guò)不同的硬件組合，能夠為不同應用場(chǎng)景下的不同存儲性能需求提供靈活選擇；同時(shí)也能根據應用特點(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 等核心數據庫集群、物理機和容器高可用架構、大數據分析計算等應用場(chǎng)景都有相匹配的 NeonSAN 產(chǎn)品。
經(jīng)過(guò) E 企研究院的測試結果顯示：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 的隨機讀寫(xiě)性能，容量可擴展到 100TB，單個(gè) NeonSAN 節點(diǎn)隨機讀寫(xiě)性能最高可達 50 萬(wàn) IOPS。
QingStor? NeonSAN 邏輯架構圖
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)現服務(wù)，新加入的 NeonSAN 節點(diǎn)會(huì )自動(dòng)注冊到 Zookeeper；
- 中心節點(diǎn)（Center Node）用于NeonSAN的控制節點(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)現高可用，當主控制節點(diǎn)不可用時(shí)，通過(guò) Zookeeper 可以自動(dòng)產(chǎn)生新的主控制節點(diǎn)；
- 元數據信息存放在 MySQL Plus 數據庫中，MySQL Plus 是一個(gè)分布式數據庫集群，可以分布到所有 NeonSAN 之上，主控制節點(diǎn)可自動(dòng)訪(fǎng)問(wèn) MySQL Plus 以獲取元數據信息；
- Store Node 主要用于數據服務(wù)，類(lèi)似 SDS 中的數據平面（Data Plane）。
QingStor? NeonSAN 通過(guò)多副本機制來(lái)保證數據的高可用，副本數量可以設置為一、二、三或更多（默認為三），接收到應用服務(wù)器的寫(xiě)請求之后，其在寫(xiě)入主副本的同時(shí)，Replicator 進(jìn)程會(huì )同時(shí)將數據副本發(fā)送到其他 NeonSAN 節點(diǎn)，當主副本與從副本的都寫(xiě)入成功之后，再返回應用服務(wù)器寫(xiě)入成功，這種機制保證了數據各副本之間的強一致性。
NeonSAN 數據寫(xiě)入流程圖，在全閃存陣列中，NeonSAN 內部存儲網(wǎng)絡(luò )使用支持 RDMA 技術(shù)的新一代 25GbE 網(wǎng)絡(luò )，利用 RDMA，數據本地寫(xiě)入與遠程節點(diǎn)數據寫(xiě)入擁有幾乎一致的響應時(shí)間，這可大幅降低 NeonSAN 數據寫(xiě)入延遲
除了數據存儲的高可用之外，存儲系統還需要關(guān)注存儲網(wǎng)絡(luò )的高可用。
與傳統 SAN 存儲的雙控制器或多控制器來(lái)實(shí)現高可用不同，青云 NeonSAN 的存儲網(wǎng)絡(luò )高可用是通過(guò)交換機和數據鏈路的冗余來(lái)實(shí)現高可用，如下圖所示：
QingStor? NeonSAN 網(wǎng)絡(luò )架構拓撲圖，以三節點(diǎn)全閃存 NeonSAN 集群為例
每個(gè) NeonSAN 節點(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上。其中互為冗余的兩臺前端交換機作為服務(wù)網(wǎng)絡(luò )，即為前端應用服務(wù)器提供數據讀取服務(wù)；兩臺支持 RDMA 技術(shù)（即RoCE，RDMA overConverged Ethernet）的 25GbE 交換機作為數據網(wǎng)絡(luò )，主要用于 NeonSAN 的多副本寫(xiě)入等數據交換操作。
作為支撐企業(yè)關(guān)鍵應用的數據存儲解決方案，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(kāi)發(fā)過(guò)程中，簡(jiǎn)潔是第一原則，所有存儲軟件堆棧都以“簡(jiǎn)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，比如標準 iSCSI 接口支持，和最新的 NVMe over Fabric 規范支持，以及多路徑故障切換、無(wú)中斷的數據恢復、遷移和容量均衡等功能。
QingStor? NeonSAN 通過(guò)多副本與多數據鏈路的機制達到數據存儲與服務(wù)的高可用，利用 NVMe SSD+25GbE（RDMA）來(lái)提升存儲性能，輔以“簡(jiǎn)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)鍵應用常用功能來(lái)滿(mǎn)足不同應用場(chǎng)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 SAN 存儲的基礎。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)鍵應用場(chǎng)景特點(diǎn)，構建一個(gè)貼近真實(shí)的 Oracle RAC 數據庫應用環(huán)境，用以評估 QingStor? NeonSAN 在真實(shí)環(huán)境中的性能表現，歡迎繼續關(guān)注！
