存儲(chǔ)業(yè)務(wù)專(zhuān)家談:SAN2.0存儲(chǔ)的黎明
計(jì)算機(jī)是這樣一個(gè)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(duì)不同層次的用戶提供盡可能親切的接口。無(wú)論是主機(jī)、存儲(chǔ)，還是網(wǎng)絡(luò)，都無(wú)一例外的能看到這樣的現(xiàn)象。這成為衡量一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的重要指標(biāo)。而隨著這個(gè)世界信息化程度的不斷提高，我們對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的要求也與日俱增。
那么信息化會(huì)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(huì)以每年百分之六十的速度增長(zhǎng)，僅在2007年就產(chǎn)生了281 EB (Exabytes) 數(shù)據(jù)。當(dāng)我們面對(duì)這樣巨大的數(shù)據(jù)增長(zhǎng)，我們不禁會(huì)問(wèn)，我們?cè)诩夹g(shù)上準(zhǔn)備好了沒(méi)有?
要回答這個(gè)問(wèn)題，我們要分別分析計(jì)算，通訊，存儲(chǔ)三個(gè)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(duì)稱(chēng)多處理技術(shù)延伸到了普通臺(tái)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(shí)帶動(dòng)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(lái)幾年多核并行技術(shù)會(huì)有進(jìn)一步的發(fā)展，滿足我們對(duì)海量信息處理的需求。計(jì)算領(lǐng)域顯然是在走向通過(guò)并行技術(shù)來(lái)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(kù)應(yīng)用了，讓企業(yè)感到有信心的是，數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)也在走向一個(gè)可以高度自動(dòng)伸展的方向，你可以使用一套數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)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(kù)軟件很明顯的體會(huì)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(jià)計(jì)算機(jī)，通過(guò)并行的工作方式來(lái)實(shí)現(xiàn)很高的性能，一個(gè)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(lái)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(chǔ)技術(shù)! 它的重要性不言而喻。既要滿足用戶對(duì)容量的巨大需求，還要提供足夠的IO帶寬，同時(shí)要更方便管理。存儲(chǔ)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(chǔ)模式，是一個(gè)巨大的進(jìn)步，但是隨著我們新一代動(dòng)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(huì)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(lái)的SAN技術(shù)到底何去何從呢?
在展望SAN的發(fā)展趨勢(shì)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(lái)，推動(dòng)著存儲(chǔ)技術(shù)不斷前進(jìn)。SAN首先帶給我們大容量高性能的存儲(chǔ)，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(chǔ)的大整合， SAN可以靈活的分配存儲(chǔ)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(guò)不斷的完善，SAN能夠提供全面的存儲(chǔ)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(lái)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(chǔ)的問(wèn)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(duì)人類(lèi)史無(wú)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(gè)大大的框框，把存儲(chǔ)資源限制在單機(jī)使用的范圍，形成一個(gè)又一個(gè)的小孤島，SAN的出現(xiàn)打破了存儲(chǔ)固定于主機(jī)的限制，集中化的存儲(chǔ)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(shí)還要面對(duì)，隨著數(shù)據(jù)量的增加，訪問(wèn)用戶量的增長(zhǎng)，構(gòu)成SAN的每個(gè)存儲(chǔ)的處理能力卻沒(méi)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(méi)有相應(yīng)增加。由此導(dǎo)致一個(gè)可預(yù)見(jiàn)的問(wèn)題產(chǎn)生了，購(gòu)買(mǎi)的SAN的時(shí)候，要對(duì)未來(lái)的增長(zhǎng)有一個(gè)很好的規(guī)劃。
由于當(dāng)前SAN是基于硬性框架的，所以對(duì)于容錯(cuò)，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(shuō)針對(duì)目前的數(shù)據(jù)量，我們對(duì)于SAN的復(fù)雜性還能夠接受的話，那么對(duì)于即將到來(lái)的海量數(shù)據(jù)時(shí)代，SAN將變得極端復(fù)雜，以至于難以為繼。
簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，問(wèn)題的實(shí)質(zhì)就是SAN仍然是以磁盤(pán)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(chǔ)控制器綁定硬盤(pán)，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(chēng)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(chǔ)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(chǔ)硬件層之上，而硬件層一般分為存儲(chǔ)HBA層，邏輯LUN，硬盤(pán)。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(shuō)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(xiě)入到硬盤(pán)，要經(jīng)過(guò)的每一層都要做很多的轉(zhuǎn)換工作，這是的存儲(chǔ)系統(tǒng)的優(yōu)化工作非常難做，因?yàn)橐瑫r(shí)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(lái)適應(yīng)不同的應(yīng)用，這是的數(shù)據(jù)孤島問(wèn)題更加嚴(yán)重，使得SAN的存儲(chǔ)整合的目的大打折扣。導(dǎo)致的另外一個(gè)問(wèn)題就是，如果需要對(duì)存儲(chǔ)資源進(jìn)行調(diào)整，往往需要停機(jī)來(lái)實(shí)施。
在當(dāng)前的存儲(chǔ)應(yīng)用中需要面對(duì)的一個(gè)新問(wèn)題就是如何應(yīng)對(duì)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(huì)根據(jù)用戶需求和資源環(huán)境在資源池里處理在線的動(dòng)態(tài)資源飄移，而在SAN 1.0技術(shù)中，后端的硬盤(pán)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(dòng)態(tài)特性，***將導(dǎo)致IO失去平衡，延伸出性能瓶頸問(wèn)題。
在我們探討SAN 1.0存在的這些困擾我們使用的地方時(shí)，您可能會(huì)認(rèn)為，會(huì)不會(huì)是光纖通道協(xié)議本身導(dǎo)致了這些問(wèn)題，如果我使用iSCSI協(xié)議是否就可以避免這些問(wèn)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(wú)論上層講什么樣的語(yǔ)言都會(huì)存在相同的困擾。所以說(shuō)，導(dǎo)致問(wèn)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(lái)巨大的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，同時(shí)也帶來(lái)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(huì)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(jí)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(chǔ)，但由于主機(jī)和硬盤(pán)邦定，所以為滿足未來(lái)的需求，只能在規(guī)劃階段盡可能擴(kuò)大需求，避免未來(lái)擴(kuò)容的不便。一句話，用戶要求無(wú)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(gè)時(shí)候，我們可能會(huì)感到一絲的擔(dān)憂，難道通向信息化的道路上的這個(gè)堡壘會(huì)一直阻礙我們前進(jìn)嗎?確實(shí)，SAN領(lǐng)域已經(jīng)很多年沒(méi)有出現(xiàn)讓我們興奮的技術(shù)了。
在解決問(wèn)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(chǎng)基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)的戰(zhàn)爭(zhēng)，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(chǎng)戰(zhàn)爭(zhēng)，交戰(zhàn)的幾方是IPX/SPX，TCP/IP和OSI的舞臺(tái)，結(jié)果是TCP/IP站在了***。
差不多在同一時(shí)代，在基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)之上，還進(jìn)行著一場(chǎng)應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)的戰(zhàn)爭(zhēng)，分別是存儲(chǔ)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(chǎng)戰(zhàn)爭(zhēng)在2007年有了一個(gè)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(huì)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(huì)走向統(tǒng)一的以太網(wǎng)，我們稱(chēng)為Unified Fabric。以太網(wǎng)技術(shù)再一次贏得每個(gè)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(lèi)似的趨勢(shì)。
對(duì)于中國(guó)鐵路系統(tǒng)的動(dòng)車(chē)組這樣一個(gè)概念已經(jīng)不陌生了，您知道動(dòng)車(chē)組是怎樣達(dá)到這樣高的速度嗎?是不是開(kāi)發(fā)了史無(wú)前例的強(qiáng)大動(dòng)力的發(fā)動(dòng)機(jī)，并向現(xiàn)在的火車(chē)那樣，把它裝在最前面，以此牽引后面的車(chē)箱快速前進(jìn)呢?恰恰不是如此，動(dòng)車(chē)組使用了更靈活，更智能化的方式，把動(dòng)力裝置分散安裝在每節(jié)車(chē)廂上，使其既具有牽引力，又可以載客，這樣的客車(chē)車(chē)輛便叫做動(dòng)車(chē)。動(dòng)車(chē)組就是幾節(jié)自帶動(dòng)力的車(chē)輛加幾節(jié)不帶動(dòng)力的車(chē)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(shuō)使用并行工作的方式指示解決了性能問(wèn)題，還有一座大山等待我們?nèi)フ鞣?，那就是如何自?dòng)化操作。像剛才的例子，我們也從生活中的真實(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(gè)年代沒(méi)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(hào)碼本，才能勝任工作。就像SAN 1.0中需要配置各種路徑、存儲(chǔ)單元、主機(jī)綁定那樣，需要絕對(duì)依賴(lài)管理員的操作。自從程控交換技術(shù)發(fā)明以來(lái)，實(shí)現(xiàn)了徹底的自動(dòng)化，既避免了人為錯(cuò)誤，也大幅度的提高了速度。
我們?cè)倩氐絀T，參考IDC發(fā)布的未來(lái)五年虛擬化技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)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(shí)間為目標(biāo)，現(xiàn)在進(jìn)入到虛擬化2.5以提高動(dòng)態(tài)負(fù)載均衡和減少意外宕機(jī)為目標(biāo)，未來(lái)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(dòng)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(chǔ)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ);基于對(duì)等技術(shù)的并行工作機(jī)制，采用對(duì)等存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)，網(wǎng)絡(luò)和存儲(chǔ)具有相等的控制權(quán)，可相互動(dòng)態(tài)調(diào)配多IO引擎;高靈活性，自我學(xué)習(xí)來(lái)提高適應(yīng)性;導(dǎo)入虛擬化技術(shù)來(lái)達(dá)至自我優(yōu)化效果。如果我們用一個(gè)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(chē)，非常強(qiáng)調(diào)容量，而SAN 2.0相當(dāng)于***的跑車(chē)，采用了類(lèi)似于四輪驅(qū)動(dòng)--并行工作，ABS(車(chē)輪自動(dòng)鎖盤(pán)系統(tǒng))的自動(dòng)懂得自我保護(hù)數(shù)據(jù)措施，新車(chē)的自動(dòng)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(duì)的靈活性。
我們說(shuō)了這么多有關(guān)SAN 2.0的***趨勢(shì)，那么產(chǎn)品和方案在哪里呢?
時(shí)光進(jìn)入到2008年，我們看到了這樣的曙光，根據(jù)***的Gartner市場(chǎng)調(diào)查數(shù)據(jù)，戴爾成為開(kāi)放式外置存儲(chǔ)的***名，戴爾已經(jīng)取得存儲(chǔ)市場(chǎng)的領(lǐng)導(dǎo)地位。
在2008年，戴爾在存儲(chǔ)市場(chǎng)保持了強(qiáng)大的投資，首先以存儲(chǔ)市場(chǎng)的領(lǐng)導(dǎo)地位***存儲(chǔ)進(jìn)入SAN2.0;以成熟開(kāi)放的Ethernet技術(shù)推進(jìn)Unified Fabric目標(biāo)，把SAN2.0作為簡(jiǎn)化IT戰(zhàn)略的重要一環(huán);收購(gòu)EqualLogic對(duì)等存儲(chǔ)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(duì)這個(gè)的海量數(shù)據(jù)時(shí)代，我們會(huì)自信地說(shuō)，我們準(zhǔn)備好了。
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