存儲業(yè)務(wù)專家談:SAN2.0存儲的黎明
計(jì)算機(jī)是這樣一個嚴(yán)謹(jǐn)而又有趣的世界，一方面，它有嚴(yán)密的理論依據(jù)，在滿足客戶需求方面容不得半點(diǎn)虛假;另一方面，必須對不同層次的用戶提供盡可能親切的接口。無論是主機(jī)、存儲，還是網(wǎng)絡(luò)，都無一例外的能看到這樣的現(xiàn)象。這成為衡量一個計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的重要指標(biāo)。而隨著這個世界信息化程度的不斷提高，我們對計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的要求也與日俱增。
那么信息化會發(fā)展到什么程度呢?根據(jù)IDC的統(tǒng)計(jì)，從現(xiàn)在至2011年，數(shù)據(jù)會以每年百分之六十的速度增長，僅在2007年就產(chǎn)生了281 EB (Exabytes) 數(shù)據(jù)。當(dāng)我們面對這樣巨大的數(shù)據(jù)增長，我們不禁會問，我們在技術(shù)上準(zhǔn)備好了沒有?
要回答這個問題，我們要分別分析計(jì)算，通訊，存儲三個領(lǐng)域是不是準(zhǔn)備好了?
我們先從計(jì)算領(lǐng)域入手。計(jì)算領(lǐng)域的核心技術(shù)是CPU，該領(lǐng)域在最近幾年取得了很大的突破，多核技術(shù)、直連架構(gòu)使得原本在高端服務(wù)器上才使用的對稱多處理技術(shù)延伸到了普通臺式機(jī)，筆記本上，甚至手機(jī)的CPU也是多核的。多核技術(shù)也同時帶動了多任務(wù)多線程的操作系統(tǒng)的發(fā)展。根據(jù)處理器廠商的路線圖，我們可以看到未來幾年多核并行技術(shù)會有進(jìn)一步的發(fā)展，滿足我們對海量信息處理的需求。計(jì)算領(lǐng)域顯然是在走向通過并行技術(shù)來提高性能的方向。
既然探討計(jì)算，就不可避免要談?wù)撥浖到y(tǒng)，在操作系統(tǒng)上層，最重要的應(yīng)用就是數(shù)據(jù)庫應(yīng)用了，讓企業(yè)感到有信心的是，數(shù)據(jù)庫技術(shù)也在走向一個可以高度自動伸展的方向，你可以使用一套數(shù)據(jù)庫來滿足從手機(jī)到大型機(jī)的應(yīng)用，你可以從主流的SQL Server，Oracle, MySQL等數(shù)據(jù)庫軟件很明顯的體會到這一點(diǎn)。
在網(wǎng)絡(luò)方面，網(wǎng)格技術(shù)使得我們可以大量部署廉價計(jì)算機(jī)，通過并行的工作方式來實(shí)現(xiàn)很高的性能，一個最典型的例子就是Google的云計(jì)算。Google的成功也使得網(wǎng)格計(jì)算成為一種成熟可靠的網(wǎng)絡(luò)計(jì)算方式。
由此看來主機(jī)和網(wǎng)絡(luò)都已經(jīng)準(zhǔn)備好了。
***，也是最重要的一環(huán)，存儲技術(shù)! 它的重要性不言而喻。既要滿足用戶對容量的巨大需求，還要提供足夠的IO帶寬，同時要更方便管理。存儲從主機(jī)內(nèi)置(直聯(lián)技術(shù))發(fā)展到集中式的SAN (Storage Area Network) 網(wǎng)絡(luò)存儲模式，是一個巨大的進(jìn)步，但是隨著我們新一代動態(tài)應(yīng)用要求的不斷提高，現(xiàn)行的SAN還能否滿足我們的需求呢，會有新的發(fā)展方向嗎?或需要退回到主機(jī)內(nèi)置模式呢?未來的SAN技術(shù)到底何去何從呢?
在展望SAN的發(fā)展趨勢之前，讓我們仔細(xì)探討SAN帶給我們的喜悅和困擾。
SAN自從80年代產(chǎn)生以來，推動著存儲技術(shù)不斷前進(jìn)。SAN首先帶給我們大容量高性能的存儲，能夠適用于從小型服務(wù)器到大型主機(jī)的應(yīng)用需求。SAN更重要的核心特點(diǎn)就是存儲的大整合， SAN可以靈活的分配存儲資源給用戶，SAN的通訊協(xié)議FCP則提供了可靠和高速的連接技術(shù)。通過不斷的完善，SAN能夠提供全面的存儲解決方案，能夠適應(yīng)從中小企業(yè)到大規(guī)模數(shù)據(jù)中心的發(fā)展需求，能夠滿足容量和性能的要求，從近二十年的使用來看，SAN是相當(dāng)穩(wěn)定和可靠的技術(shù)，大量的用戶群可以有力的證明SAN技術(shù)。不僅如此，SAN仍然在不斷的發(fā)展，從最初的1Gb帶寬，到最近的8Gb，網(wǎng)絡(luò)帶寬在不斷地提高，看似存儲的問題可以一勞永逸地解決了。
但是埋藏在SAN體內(nèi)的先天隱憂，使得現(xiàn)行的SAN在面對人類史無前例的海量數(shù)據(jù)面前，日漸力不從心，根本的原因還在于它的基礎(chǔ)框架的結(jié)構(gòu)，我們都知道，主機(jī)就如同一個大大的框框，把存儲資源限制在單機(jī)使用的范圍，形成一個又一個的小孤島，SAN的出現(xiàn)打破了存儲固定于主機(jī)的限制，集中化的存儲可以屬于很多主機(jī)，看似孤島消除了，但是實(shí)際上是形成了更大的孤島，同時還要面對，隨著數(shù)據(jù)量的增加，訪問用戶量的增長，構(gòu)成SAN的每個存儲的處理能力卻沒有隨之增大，造成前端的帶寬雖然增加了，但是由于處理器的瓶頸，IOPS并沒有相應(yīng)增加。由此導(dǎo)致一個可預(yù)見的問題產(chǎn)生了，購買的SAN的時候，要對未來的增長有一個很好的規(guī)劃。
由于當(dāng)前SAN是基于硬性框架的，所以對于容錯，負(fù)載均衡等跨越框架的需求，就變得異端困難，需要借助復(fù)雜的軟件系統(tǒng)和復(fù)雜的操作，如果說針對目前的數(shù)據(jù)量，我們對于SAN的復(fù)雜性還能夠接受的話，那么對于即將到來的海量數(shù)據(jù)時代，SAN將變得極端復(fù)雜，以至于難以為繼。
簡單來說，問題的實(shí)質(zhì)就是SAN仍然是以磁盤配置為中心，但是應(yīng)用主控權(quán)卻是落在主機(jī)上，一旦后端的存儲控制器綁定硬盤，這種靜態(tài)綁定將很難靈活更改，所以我們可以把現(xiàn)行的固態(tài)表現(xiàn)SAN稱為SAN 1.0，它具備典型的是剛性系統(tǒng)的特點(diǎn)，即硬度有余，彈性不足。
上面我們從SAN存儲架構(gòu)的角度探討了SAN的優(yōu)點(diǎn)和困擾，下面我們從硬件到軟件層的角度進(jìn)一步探討。
現(xiàn)在的IO系統(tǒng)一般是劃分為這樣的層次，應(yīng)用程序?qū)?，文件系統(tǒng)層，操作系統(tǒng)層，虛擬主機(jī)層和網(wǎng)絡(luò)通信層，而這些軟件層，都是建立在存儲硬件層之上，而硬件層一般分為存儲HBA層，邏輯LUN，硬盤。在這些層中，每一層都有獨(dú)立的其它層不可干預(yù)的管理機(jī)制，比如說緩沖，不同層的緩沖有不同的劃分方式，緩存片，緩存塊，緩存葉，數(shù)據(jù)要從應(yīng)用程序最終寫入到硬盤，要經(jīng)過的每一層都要做很多的轉(zhuǎn)換工作，這是的存儲系統(tǒng)的優(yōu)化工作非常難做，因?yàn)橐瑫r考慮多層的不同機(jī)制，在應(yīng)用中，我們不得不配置大量不同的LUN來適應(yīng)不同的應(yīng)用，這是的數(shù)據(jù)孤島問題更加嚴(yán)重，使得SAN的存儲整合的目的大打折扣。導(dǎo)致的另外一個問題就是，如果需要對存儲資源進(jìn)行調(diào)整，往往需要停機(jī)來實(shí)施。
在當(dāng)前的存儲應(yīng)用中需要面對的一個新問題就是如何應(yīng)對前端的主機(jī)虛擬化要求。主機(jī)虛擬化之后，虛擬主機(jī)會根據(jù)用戶需求和資源環(huán)境在資源池里處理在線的動態(tài)資源飄移，而在SAN 1.0技術(shù)中，后端的硬盤和IO路徑配置卻是靜態(tài)綁定體系結(jié)構(gòu)的，所以這種前柔后實(shí)的框架結(jié)構(gòu)限制了虛擬化的動態(tài)特性，***將導(dǎo)致IO失去平衡，延伸出性能瓶頸問題。
在我們探討SAN 1.0存在的這些困擾我們使用的地方時，您可能會認(rèn)為，會不會是光纖通道協(xié)議本身導(dǎo)致了這些問題，如果我使用iSCSI協(xié)議是否就可以避免這些問題，答案顯然是否定的，因?yàn)榈讓拥墓虘B(tài)結(jié)構(gòu)決定了無論上層講什么樣的語言都會存在相同的困擾。所以說，導(dǎo)致問題的根源不在于協(xié)議，而是由于SAN 1.0技術(shù)的先天不足。
SAN既給我們帶來巨大的技術(shù)優(yōu)勢，同時也帶來了很大的困境，一方面它具備強(qiáng)大的數(shù)部保護(hù)能力，但如果實(shí)施這些數(shù)據(jù)保護(hù)技術(shù)將會導(dǎo)致性能的犧牲;一方面具備很快地恢復(fù)能力，但又不得不停下應(yīng)用才能夠?qū)嵤?一方面提供了很多高級的應(yīng)用技術(shù)，但又需要有高水平的管理員;一方面提供了高容量存儲，但由于主機(jī)和硬盤邦定，所以為滿足未來的需求，只能在規(guī)劃階段盡可能擴(kuò)大需求，避免未來擴(kuò)容的不便。一句話，用戶要求無法得到平衡, 被迫二選一!傷害的總是企業(yè)的敏捷性和業(yè)務(wù)持續(xù)能力 。
這個時候，我們可能會感到一絲的擔(dān)憂，難道通向信息化的道路上的這個堡壘會一直阻礙我們前進(jìn)嗎?確實(shí)，SAN領(lǐng)域已經(jīng)很多年沒有出現(xiàn)讓我們興奮的技術(shù)了。
在解決問題之前，我們先了解其它領(lǐng)域發(fā)生的事情。
早在80年代， Token Ring，F(xiàn)DDI，和Ethernet就進(jìn)行了一場基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)的戰(zhàn)爭，最終的勝利者是Ethernet。在網(wǎng)絡(luò)協(xié)議領(lǐng)域，也同樣進(jìn)行著另一場戰(zhàn)爭，交戰(zhàn)的幾方是IPX/SPX，TCP/IP和OSI的舞臺，結(jié)果是TCP/IP站在了***。
差不多在同一時代，在基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)之上，還進(jìn)行著一場應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)的戰(zhàn)爭，分別是存儲方面的FC，基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)的Ethernet和服務(wù)主機(jī)間的高速通訊InfiniBand。這場戰(zhàn)爭在2007年有了一個清晰的解決，F(xiàn)C推出FCoE (E=Ethernet) 作為下一代的FC技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，這也意味著下一代的FC光纖會采用以太網(wǎng)的技術(shù)。InfiniBand組織也推出了面向Ethernet的版本。這也就意味著在應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域，大家都會走向統(tǒng)一的以太網(wǎng)，我們稱為Unified Fabric。以太網(wǎng)技術(shù)再一次贏得每個人的***掌聲!
在IT系統(tǒng)之外，我們也可以從生活中的實(shí)際例子看到類似的趨勢。
對于中國鐵路系統(tǒng)的動車組這樣一個概念已經(jīng)不陌生了，您知道動車組是怎樣達(dá)到這樣高的速度嗎?是不是開發(fā)了史無前例的強(qiáng)大動力的發(fā)動機(jī)，并向現(xiàn)在的火車那樣，把它裝在最前面，以此牽引后面的車箱快速前進(jìn)呢?恰恰不是如此，動車組使用了更靈活，更智能化的方式，把動力裝置分散安裝在每節(jié)車廂上，使其既具有牽引力，又可以載客，這樣的客車車輛便叫做動車。動車組就是幾節(jié)自帶動力的車輛加幾節(jié)不帶動力的車輛編成一組。這多么像我們計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的并行運(yùn)算的概念啊!
如果說使用并行工作的方式指示解決了性能問題，還有一座大山等待我們?nèi)フ鞣?，那就是如何自動化操作。像剛才的例子，我們也從生活中的真?shí)案例去尋找靈感。
您還記得在七八十年代的電話系統(tǒng)吧，那個年代沒有程控交換機(jī)，所有的線路連接都需要人工完成，接線員要熟記一部電話號碼本，才能勝任工作。就像SAN 1.0中需要配置各種路徑、存儲單元、主機(jī)綁定那樣，需要絕對依賴管理員的操作。自從程控交換技術(shù)發(fā)明以來，實(shí)現(xiàn)了徹底的自動化，既避免了人為錯誤，也大幅度的提高了速度。
我們再回到IT，參考IDC發(fā)布的未來五年虛擬化技術(shù)發(fā)展趨勢的四大階層路線圖。從最初的虛擬化1.0，以實(shí)現(xiàn)資源整合為目標(biāo)，到虛擬化2.0以減少宕機(jī)時間為目標(biāo)，現(xiàn)在進(jìn)入到虛擬化2.5以提高動態(tài)負(fù)載均衡和減少意外宕機(jī)為目標(biāo)，未來的虛擬化3.0則是以實(shí)現(xiàn)IT基礎(chǔ)設(shè)施的徹底的自動化為目標(biāo)。
根據(jù)上面的諸多領(lǐng)域的實(shí)際案例里，我們可以總結(jié)出什么樣的技術(shù)才是SAN 2.0。
首先，必須以Unified Fabric作為存儲網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ);基于對等技術(shù)的并行工作機(jī)制，采用對等存儲結(jié)構(gòu)，網(wǎng)絡(luò)和存儲具有相等的控制權(quán)，可相互動態(tài)調(diào)配多IO引擎;高靈活性，自我學(xué)習(xí)來提高適應(yīng)性;導(dǎo)入虛擬化技術(shù)來達(dá)至自我優(yōu)化效果。如果我們用一個實(shí)物比較SAN 1.0和SAN 2.0，SAN 1.0就像是早期的運(yùn)載車，非常強(qiáng)調(diào)容量，而SAN 2.0相當(dāng)于***的跑車，采用了類似于四輪驅(qū)動--并行工作，ABS(車輪自動鎖盤系統(tǒng))的自動懂得自我保護(hù)數(shù)據(jù)措施，新車的自動巡航模式--性能懂得如何自我調(diào)優(yōu)，兼顧了容量和自適應(yīng)的性能，使得系統(tǒng)永遠(yuǎn)在線和絕對的靈活性。
我們說了這么多有關(guān)SAN 2.0的***趨勢，那么產(chǎn)品和方案在哪里呢?
時光進(jìn)入到2008年，我們看到了這樣的曙光，根據(jù)***的Gartner市場調(diào)查數(shù)據(jù)，戴爾成為開放式外置存儲的***名，戴爾已經(jīng)取得存儲市場的領(lǐng)導(dǎo)地位。
在2008年，戴爾在存儲市場保持了強(qiáng)大的投資，首先以存儲市場的領(lǐng)導(dǎo)地位***存儲進(jìn)入SAN2.0;以成熟開放的Ethernet技術(shù)推進(jìn)Unified Fabric目標(biāo)，把SAN2.0作為簡化IT戰(zhàn)略的重要一環(huán);收購EqualLogic對等存儲技術(shù)配合SAN2.0理念;除了產(chǎn)品以外，提供全面虛擬化技術(shù)為客戶提供完整的解決方案。
當(dāng)我們面對這個的海量數(shù)據(jù)時代，我們會自信地說，我們準(zhǔn)備好了。
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