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 在全球的營收將從 2016 年的 85 億美元增長到 2021 年的 161 億美元，年復合增長率達到 13.5%，而其中，由于 HCI 市場的不斷擴大，用于 HCI 的 SDS 全球營收的年復合增長率將高達 26.6%。
IDC 預測，從 2017 年到 2021 年，SDS 在塊數(shù)據、文件數(shù)據、對象數(shù)據以及 HCI 等細分市場的營收將持續(xù)增長，其中 SDS 在 HCI 方面的年復合增長率將高達 26.6%，SDS 總體年復合增長率達到 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 獲得用戶市場的認可，為與更早時候出現(xiàn)的服務器+傳統(tǒng) SAN 一體交付的“融合基礎設施（Converged Infrastructure）”相區(qū)別，HCI 因為其計算與存儲更加緊密地部署在同一物理服務器節(jié)點上，故被稱之為“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(tǒng)——基于 x86 商用服務器的分布式存儲系統(tǒng)，被看作是 SDS 在產品實現(xiàn)上的典范，進而在用戶市場獲得迅猛增長。
另一方面，HCI 融合了計算、存儲以及網絡子系統(tǒng)形成一體化的整體解決方案，而計算子系統(tǒng)的成熟度較高，多種可選計算子系統(tǒng)的性能水平并無明顯差距；并且在網絡方面也無特別需求，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的虛擬機上或作為 Hypervisor 中的一個進程，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，在技術上并無本質區(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用場景下對存儲提出的不同性能需求，存儲與計算（應用服務器）分離部署的場景也在增多。基于 x86 服務器獨立部署的 SDS 方案，因為軟硬件解耦，不依賴特定硬件等特性，在獨立部署時，SDS 能夠根據不同環(huán)境提供塊數(shù)據、文件數(shù)據以及對象數(shù)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景，但用于滿足塊數(shù)據、文件數(shù)據以及對象數(shù)據存儲需求的獨立部署模式也獲得了較高的年復合增長率。即使是年復合增長率最低的塊數(shù)據存儲市場，SDS 方案也有接近 5% 的年復合增長率，預計到 2021 年，其全球營收將達到 2.5 億美元左右。增長率雖然最小，卻有非凡的意義，塊數(shù)據存儲在以往都主流使用傳統(tǒng) SAN 存儲，而 SDS 在塊數(shù)據存儲市場的增長，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 IDC 今年 3 月發(fā)布的 HCI 與 SDS 在中國市場的細分報告顯示，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 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，標志著 SDS 開始進入主流市場，在產品布局上完成了對企業(yè)主流應用場景的覆蓋。而 Server SAN 本身所具有的三大特點也使得其替代傳統(tǒng) SAN 存儲成為可能：
首先，Server SAN 都是基于標準的 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 服務器之上，而非像傳統(tǒng) SAN 存儲那樣需要有專門設計的存儲硬件。這就使得其具有靈活的部署選擇，既可以獨立部署（如Server SAN），也可實現(xiàn)超融合部署（HCI）。
在存儲資源方面，SSD 是必選項，用以加速硬盤，這使得其性能保持在一定水平之上。同時，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 響應時間都有巨大優(yōu)勢，而與這兩大特點最契合的就是以數(shù)據庫為代表的企業(yè)塊數(shù)據存儲場景，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絡（如 FC、IB 或 iSCSI），Server SAN 與前端計算采用相同的以太網絡，不僅能夠降低網絡的復雜度，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 技術的 25GbE 網絡走向普及，相比于傳統(tǒng) SAN 專有硬件設計，Server SAN 只需從軟件堆棧上作出改變就能利用新技術帶來的性能提升，這將極大地推動了 Server SAN 進入企業(yè)關鍵應用領域，同時也給創(chuàng)新型 SDS 提供商帶來彎道超車的機會。
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)據來源：IDC）
據 IDC 的預測數(shù)字顯示，到 2022 年，中國市場的 SDS 產品年銷售額將突破 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、云原生應用、歸檔、VDI 以及 DB 等應用場景成為 SDS 產品的主要增長領域。其中 VDI 和 DB 都屬于塊數(shù)據存儲場景，而塊數(shù)據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域（數(shù)據來源：IDC）
旺盛的市場需求正促使諸多新興供應商加入到 HCI 市場當中，HCI 以一體化交鑰匙的方式交付給用戶，大幅簡化了部署實施過程。而 HCI 重存儲的特點也讓在 SDS 領域有經驗積累的廠商能夠迅速加入進來。
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，同時支持分布式和集中式業(yè)務架構的云端部署，希望根據不同用戶不同應用場景下的不同需求提供靈活且適宜的產品或組合解決方案，推出了包括 Bare Metal（裸金屬服務器）、NeonSAN 以及 RadonDB 等多種滿足企業(yè)用戶所需的產品及服務。其中 NeonSAN 是面向企業(yè)關鍵應用負載所推出的一款新的塊數(shù)據存儲產品（Server SAN），同時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，近下半年兩個季度，就占據了 4% 的中國地區(qū)市場份額，即使放到全年來看，青云QingCloud 占據了 3% 左右的市場份額（數(shù)據來源：IDC）
3、QingStor? NeonSAN：新技術支撐企業(yè)關鍵應用
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(tǒng)，其支持 HDD、SATA SSD、NVMe SSD 乃至 Intel Optane 等多種存儲介質，并可選 10GbE 或新一代 25GbE 網絡，通過不同的硬件組合，能夠為不同應用場景下的不同存儲性能需求提供靈活選擇；同時也能根據應用特點融合部署在虛擬化環(huán)境（HCI），或者分離部署在商用 x86 服務器之上（Server SAN），Oracle RAC、SQL Server 等核心數(shù)據庫集群、物理機和容器高可用架構、大數(shù)據分析計算等應用場景都有相匹配的 NeonSAN 產品。
經過 E 企研究院的測試結果顯示：在采用 NVMe SSD+25GbE（RDMA）技術后的 NeonSAN，其單卷（Volume）可提供不低于 10 萬 IOPS 的隨機讀寫性能，容量可擴展到 100TB，單個 NeonSAN 節(jié)點隨機讀寫性能最高可達 50 萬 IOPS。
QingStor? NeonSAN 邏輯架構圖
QingStor? NeonSAN 主要有四個大的功能角色組成：
- Zookeeper 用于集群管理，進行注冊發(fā)現(xiàn)服務，新加入的 NeonSAN 節(jié)點會自動注冊到 Zookeeper；
- 中心節(jié)點（Center Node）用于NeonSAN的控制節(jié)點，類似 SDS 中的控制平面（Control Plane），通過一主多從模式來實現(xiàn)高可用，當主控制節(jié)點不可用時，通過 Zookeeper 可以自動產生新的主控制節(jié)點；
- 元數(shù)據信息存放在 MySQL Plus 數(shù)據庫中，MySQL Plus 是一個分布式數(shù)據庫集群，可以分布到所有 NeonSAN 之上，主控制節(jié)點可自動訪問 MySQL Plus 以獲取元數(shù)據信息；
- Store Node 主要用于數(shù)據服務，類似 SDS 中的數(shù)據平面（Data Plane）。
QingStor? NeonSAN 通過多副本機制來保證數(shù)據的高可用，副本數(shù)量可以設置為一、二、三或更多（默認為三），接收到應用服務器的寫請求之后，其在寫入主副本的同時，Replicator 進程會同時將數(shù)據副本發(fā)送到其他 NeonSAN 節(jié)點，當主副本與從副本的都寫入成功之后，再返回應用服務器寫入成功，這種機制保證了數(shù)據各副本之間的強一致性。
NeonSAN 數(shù)據寫入流程圖，在全閃存陣列中，NeonSAN 內部存儲網絡使用支持 RDMA 技術的新一代 25GbE 網絡，利用 RDMA，數(shù)據本地寫入與遠程節(jié)點數(shù)據寫入擁有幾乎一致的響應時間，這可大幅降低 NeonSAN 數(shù)據寫入延遲
除了數(shù)據存儲的高可用之外，存儲系統(tǒng)還需要關注存儲網絡的高可用。
與傳統(tǒng) SAN 存儲的雙控制器或多控制器來實現(xiàn)高可用不同，青云 NeonSAN 的存儲網絡高可用是通過交換機和數(shù)據鏈路的冗余來實現(xiàn)高可用，如下圖所示：
QingStor? NeonSAN 網絡架構拓撲圖，以三節(jié)點全閃存 NeonSAN 集群為例
每個 NeonSAN 節(jié)點上都配備了 2 張雙端口網卡，每個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網絡，即為前端應用服務器提供數(shù)據讀取服務；兩臺支持 RDMA 技術（即RoCE，RDMA overConverged Ethernet）的 25GbE 交換機作為數(shù)據網絡，主要用于 NeonSAN 的多副本寫入等數(shù)據交換操作。
作為支撐企業(yè)關鍵應用的數(shù)據存儲解決方案，NeonSAN 在注重高可用性的同時，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(guī)范支持，以及多路徑故障切換、無中斷的數(shù)據恢復、遷移和容量均衡等功能。
QingStor? NeonSAN 通過多副本與多數(shù)據鏈路的機制達到數(shù)據存儲與服務的高可用，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)關鍵應用常用功能來滿足不同應用場景下的存儲功能需求，這一系列特點已經讓 NeonSAN 具備了替代傳統(tǒng) SAN 存儲的基礎。目前，青云QingCloud 正在引入 Intel 提出的 SPDK，以進一步提升 NeonSAN 性能。
在下一篇文章中，E 企研究院將針對企業(yè)關鍵應用場景特點，構建一個貼近真實的 Oracle RAC 數(shù)據庫應用環(huán)境，用以評估 QingStor? NeonSAN 在真實環(huán)境中的性能表現(xiàn)，歡迎繼續(xù)關注！
