全闪存的崛起与混合存储的没落

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无论采用SSD还是自定义闪存卡,全闪存阵列已然成为存储世界中跑车级的存在,百万级的IOPS以及与主机系统的快速连接等特性使得无人能出其右。一台顶级的全闪存阵列可以在提供4,000,000 IOPS的同时,再搭配两块以上的40 Gbps以太网卡。

相比之下,混合存储阵列就成为了行人一般的存在。尤其是对于支持4到8块SSD但整体上还是要靠HDD来撑起大部分容量的情况,这类阵列理论上要比全闪存阵列更为便宜,前提是后者的单位存储成本要更高。

“理论上”这个词儿很关键。毕竟如果考虑到传统阵列的高利润,那么价格将会是一个很复杂的数字。这也使得全闪存阵列厂商有的时候也只能赔本儿赚吆喝。即便如此,闪存对于用户来说还是多多少少有些昂贵。

如果故事到这里就结束了,那么厂商们就可以凭着全闪存的性能做出更多的文章。在高性能计算领域,尤其是在交易平台或者工程模拟方面,性能就是王道,这样一来那些能提供4,000,000 IOPS的阵列还愁找不到买家吗?但是对于大多数场景,TCO的确是一件不得不考虑的事情,有时候其重要性甚至要高于IOPS。

关于成本

混合存储的卖点就在于非全固态。其余的地方可以换成更为廉价的、慢速的硬盘。虽然全闪存阵列厂商只推固态存储,但是他们却悄悄引入了自动分层技术,进而拖慢了整台存储的性能,也包括云存储或者对象存储。全闪存最初的销售建议只是顺带加快现有SAN环境的速度,没想到最后却成为了最大的噱头。

然而,就像卖家说的那样,“慢着,我们还有好货!”阵列控制器在功能性上起着很大的作用。对于一台常见的全闪存阵列来说,数据压缩功能就具有很多超过传统RAID阵列的优势。由于现有带宽已经足够满足跟服务器间的正常通信,全闪存阵列则利用部分多余带宽在后台进行数据压缩操作。在百万级IOPS这个级别上,该操作将会消耗掉相当一部分计算能力和IOPS。由于全闪存阵列拥有足够的计算能力来支持后台压缩,这也使得其可以完爆传统的混合存储阵列。

这个压缩操作所带来的直接影响就是,闪存以及任何附带的HDD或者对象存储的空间将会提升5倍左右。这对全闪存阵列的高昂成本在很大程度上起到了平衡作用。

而这种影响在市场上的表现则是双重的。全闪存和混合阵列正在快速占领传统RAID阵列的市场。IDC报告显示,全闪存阵列在2016年第二季度西欧的外部存储市场的占有率为17%,而混合存储阵列的占有率则为46%。

关于模具设计

如果我们看看今后的发展情况,就会发现闪存的成本将会上升。2017年年中倍受青睐的闪存技术将会是3D NAND,随之而来的则是单块晶片的容量提升。尽管制造单块晶片或者模具的成本在大幅度提升,但是单体容量的增长速度却要远超与此,所以,闪存的价格将会在2017年后半段出现明显下降。与此同时,我们也会看到会有一大批闪存晶片厂商随之上线投产。

这种模具成本的变化趋势将会对全闪存阵列相对于混合阵列在价格体系上带来很多帮助。HDD将会在2018年随着更大容量SSD的出现而寿终正寝,如2016 Flash Memory Summit上所描述的那样,Samsung计划在2020年发布的100TB SSD将会取代那些容量在10TB至15TB之间的低容量企业级近线(nearline)硬盘。如果从这个角度看,全闪存存储最终将会赢得这场战争。

然而,受到最新一代顶级闪盘现象级性能的影响,全闪存的特性正在不断变化。目前来说,单块SSD就可以实现10,000,000 IOPS,而且我们预测到这个数字还会继续增长。如果要把仅仅几块这种级别(或者同类产品)的硬盘挂到一个单独的机柜里,I/O带宽的最终实现则需要一种更为紧凑的系统设计。

这种类型的产品已经在超融合系统市场上出现了,其幕后推手不是廉价的控制器,而是性能强劲的服务器引擎。借助SSD体积的优势(100TB硬盘仅为2.5英寸),超融合系统有更多的空间为其服务器配置速度超快的内置硬盘以及存储用硬盘,当然所有这些都采用了数据压缩功能。到2018年,这样一台2U的产品将会拥有200TB的服务器存储以及2PB的二级存储,压缩比为5:1。

从本质上来看,这种设计和全闪存阵列在某段时间是极其相似的,只不过后者在某些情况下仍然采用了双控制器加专用闪盘的配置。这样一来,留给混合存储的生存空间就真的不多了。

关于连接性

接口的问题终究是要被进一步落实的。今天的全闪存阵列依然支持Fibre Channel(FC),和它们之前作为SAN加速器的时候没什么区别。但是为了更好地应对2017年的数据洪流,网络性能的提升势在必行。这其中就包括了RDMA,该技术将会促使NVM Express over Fabrics的出现,这也是一种对目前用在顶级SSD中的NVME访问协议的扩展。

我们目前正处在“Fabric”发展的岔路口。RDMA是Ethernet和InfiniBand市场的主流,而就目前情况看,前者已经稳操胜券。然而这就将FC推到了前线,不仅在性能和市场发展上都不具优势,而且还没有RDMA的经验。

这也就意味着全闪存存储在2018年将会冲破FC SAN的限制来迎合软件定义存储的新模型。总的来说,全闪存阵列会有很大的可能性在未来的几年时间内接管整个市场。

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