存儲業(yè)務專家談:SAN2.0存儲的黎明

作者：無名 2009-04-10 13:47:37
云計算
虛擬化 計算機是這樣一個嚴謹而又有趣的世界，一方面，它有嚴密的理論依據(jù)，在滿足客戶需求方面容不得半點虛假;另一方面，必須對不同層次的用戶提供盡可能親切的接口。

計算機是這樣一個嚴謹而又有趣的世界，一方面，它有嚴密的理論依據(jù)，在滿足客戶需求方面容不得半點虛假;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、存儲，還是網(wǎng)絡，都無一例外的能看到這樣的現(xiàn)象。這成為衡量一個計算機系統(tǒng)的重要指標。而隨著這個世界信息化程度的不斷提高，我們對計算機系統(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，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，我們在技術上準備好了沒有?

要回答這個問題，我們要分別分析計算，通訊，存儲三個領域是不是準備好了?

我們先從計算領域入手。計算領域的核心技術是CPU，該領域在最近幾年取得了很大的突破，多核技術、直連架構(gòu)使得原本在高端服務器上才使用的對稱多處理技術延伸到了普通臺式機，筆記本上，甚至手機的CPU也是多核的。多核技術也同時帶動了多任務多線程的操作系統(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會有進一步的發(fā)展，滿足我們對海量信息處理的需求。計算領域顯然是在走向通過并行技術來提高性能的方向。

既然探討計算，就不可避免要談論軟件系統(tǒng)，在操作系統(tǒng)上層，最重要的應用就是數(shù)據(jù)庫應用了，讓企業(yè)感到有信心的是，數(shù)據(jù)庫技術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)庫來滿足從手機到大型機的應用，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。

在網(wǎng)絡方面，網(wǎng)格技術使得我們可以大量部署廉價計算機，通過并行的工作方式來實現(xiàn)很高的性能，一個最典型的例子就是Google的云計算。Google的成功也使得網(wǎng)格計算成為一種成熟可靠的網(wǎng)絡計算方式。

由此看來主機和網(wǎng)絡都已經(jīng)準備好了。

***，也是最重要的一環(huán)，存儲技術! 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。存儲從主機內(nèi)置(直聯(lián)技術)發(fā)展到集中式的SAN (Storage Area Network) 網(wǎng)絡存儲模式，是一個巨大的進步，但是隨著我們新一代動態(tài)應用要求的不斷提高，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?或需要退回到主機內(nèi)置模式呢?未來的SAN技術到底何去何從呢?

在展望SAN的發(fā)展趨勢之前，讓我們仔細探討SAN帶給我們的喜悅和困擾。

SAN自從80年代產(chǎn)生以來，推動著存儲技術不斷前進。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器到大型主機的應用需求。SAN更重要的核心特點就是存儲的大整合， 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。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是相當穩(wěn)定和可靠的技術，大量的用戶群可以有力的證明SAN技術。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框架的結(jié)構(gòu)，我們都知道，主機就如同一個大大的框框，把存儲資源限制在單機使用的范圍，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的限制，集中化的存儲可以屬于很多主機，看似孤島消除了，但是實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并沒有相應增加。由此導致一個可預見的問題產(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。

由于當前SAN是基于硬性框架的，所以對于容錯，負載均衡等跨越框架的需求，就變得異端困難，需要借助復雜的軟件系統(tǒng)和復雜的操作，如果說針對目前的數(shù)據(jù)量，我們對于SAN的復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將變得極端復雜，以至于難以為繼。

簡單來說，問題的實質(zhì)就是SAN仍然是以磁盤配置為中心，但是應用主控權卻是落在主機上，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，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)點和困擾，下面我們從硬件到軟件層的角度進一步探討。

現(xiàn)在的IO系統(tǒng)一般是劃分為這樣的層次，應用程序?qū)?，文件系統(tǒng)層，操作系統(tǒng)層，虛擬主機層和網(wǎng)絡通信層，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，每一層都有獨立的其它層不可干預的管理機制，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，因為要同時考慮多層的不同機制，在應用中，我們不得不配置大量不同的LUN來適應不同的應用，這是的數(shù)據(jù)孤島問題更加嚴重，使得SAN的存儲整合的目的大打折扣。導致的另外一個問題就是，如果需要對存儲資源進行調(diào)整，往往需要停機來實施。

在當前的存儲應用中需要面對的一個新問題就是如何應對前端的主機虛擬化要求。主機虛擬化之后，虛擬主機會根據(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，所以這種前柔后實的框架結(jié)構(gòu)限制了虛擬化的動態(tài)特性，***將導致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，您可能會認為，會不會是光纖通道協(xié)議本身導致了這些問題，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，因為底層的固態(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，導致問題的根源不在于協(xié)議，而是由于SAN 1.0技術的先天不足。

SAN既給我們帶來巨大的技術優(yōu)勢，同時也帶來了很大的困境，一方面它具備強大的數(shù)部保護能力，但如果實施這些數(shù)據(jù)保護技術將會導致性能的犧牲;一方面具備很快地恢復能力，但又不得不停下應用才能夠?qū)嵤?一方面提供了很多高級的應用技術，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)劃階段盡可能擴大需求，避免未來擴容的不便。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)務持續(xù)能力 。

這個時候，我們可能會感到一絲的擔憂，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嗎?確實，SAN領域已經(jīng)很多年沒有出現(xiàn)讓我們興奮的技術了。

在解決問題之前，我們先了解其它領域發(fā)生的事情。

早在80年代， Token Ring，F(xiàn)DDI，和Ethernet就進行了一場基礎網(wǎng)絡的戰(zhàn)爭，最終的勝利者是Ethernet。在網(wǎng)絡協(xié)議領域，也同樣進行著另一場戰(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，在基礎網(wǎng)絡之上，還進行著一場應用網(wǎng)絡的戰(zhàn)爭，分別是存儲方面的FC，基礎網(wǎng)絡的Ethernet和服務主機間的高速通訊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技術標準，這也意味著下一代的FC光纖會采用以太網(wǎng)的技術。InfiniBand組織也推出了面向Ethernet的版本。這也就意味著在應用網(wǎng)絡領域，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到這樣高的速度嗎?是不是開發(fā)了史無前例的強大動力的發(fā)動機，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。這多么像我們計算機系統(tǒng)的并行運算的概念啊!

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實案例去尋找靈感。

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，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、主機綁定那樣，需要絕對依賴管理員的操作。自從程控交換技術發(fā)明以來，實現(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發(fā)展趨勢的四大階層路線圖。從最初的虛擬化1.0，以實現(xiàn)資源整合為目標，到虛擬化2.0以減少宕機時間為目標，現(xiàn)在進入到虛擬化2.5以提高動態(tài)負載均衡和減少意外宕機為目標，未來的虛擬化3.0則是以實現(xiàn)IT基礎設施的徹底的自動化為目標。

根據(jù)上面的諸多領域的實際案例里，我們可以總結(jié)出什么樣的技術才是SAN 2.0。

首先，必須以Unified Fabric作為存儲網(wǎng)絡基礎;基于對等技術的并行工作機制，采用對等存儲結(jié)構(gòu)，網(wǎng)絡和存儲具有相等的控制權，可相互動態(tài)調(diào)配多IO引擎;高靈活性，自我學習來提高適應性;導入虛擬化技術來達至自我優(yōu)化效果。如果我們用一個實物比較SAN 1.0和SAN 2.0，SAN 1.0就像是早期的運載車，非常強調(diào)容量，而SAN 2.0相當于***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的性能，使得系統(tǒng)永遠在線和絕對的靈活性。

我們說了這么多有關SAN 2.0的***趨勢，那么產(chǎn)品和方案在哪里呢?

時光進入到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)取得存儲市場的領導地位。

在2008年，戴爾在存儲市場保持了強大的投資，首先以存儲市場的領導地位***存儲進入SAN2.0;以成熟開放的Ethernet技術推進Unified Fabric目標，把SAN2.0作為簡化IT戰(zhàn)略的重要一環(huán);收購EqualLogic對等存儲技術配合SAN2.0理念;除了產(chǎn)品以外，提供全面虛擬化技術為客戶提供完整的解決方案。

當我們面對這個的海量數(shù)據(jù)時代，我們會自信地說，我們準備好了。

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