本文來(lái)自twt企業(yè)IT社區(qū)，作者/晝者。
引言
安全、便捷和可拓展的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)是發(fā)揮數(shù)據(jù)價(jià)值的前提條件。海量數(shù)據(jù)增長(zhǎng)、業(yè)務(wù)需求迫切、運(yùn)維難度加大等一系列現(xiàn)實(shí)問(wèn)題對(duì)企業(yè)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)帶來(lái)了巨大的挑戰(zhàn)。軟件定義存儲(chǔ)作為主流的云存儲(chǔ)架構(gòu)，其基于硬件解耦、軟件定義、彈性擴(kuò)展、資源融合的核心架構(gòu)思想，具備優(yōu)于傳統(tǒng)存儲(chǔ)架構(gòu)的通用性、擴(kuò)展性、性價(jià)比、一致性等相關(guān)特性，適用于需求快速更迭、空間收放頻繁、混合云和大數(shù)據(jù)集群等應(yīng)用場(chǎng)景，為企業(yè)海量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)應(yīng)用提供了更多的技術(shù)選擇。
面對(duì)數(shù)據(jù)增長(zhǎng)帶來(lái)的挑戰(zhàn)，很多企業(yè)現(xiàn)有的FTP、NAS、Windows共享等存儲(chǔ)共享方式已逐漸難以滿足企業(yè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和管理的業(yè)務(wù)需求。據(jù)IDC數(shù)據(jù)顯示，至2025年，全球創(chuàng)建、獲取和復(fù)制的數(shù)據(jù)量將增至175ZB，其中，企業(yè)存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)量將會(huì)占據(jù)全球總數(shù)據(jù)量80%以上。這一數(shù)據(jù)表明企業(yè)正迅速成為生產(chǎn)數(shù)據(jù)和管理數(shù)據(jù)的主要載體，加上目前我國(guó)正處于云計(jì)算的高速發(fā)展時(shí)期，企業(yè)上云成為必然趨勢(shì)。越來(lái)越多的企業(yè)選擇將日常辦公數(shù)據(jù)、備份數(shù)據(jù)、歸檔數(shù)據(jù)、靜態(tài)歷史數(shù)據(jù)等活動(dòng)性不強(qiáng)的海量數(shù)據(jù)移入云存儲(chǔ)資源池甚至直接推向云端，靈活、便捷、可拓展的軟件定義存儲(chǔ)得到了更多企業(yè)的關(guān)注。
一、軟件定義存儲(chǔ)的現(xiàn)狀
（一）軟件定義存儲(chǔ)的定義
軟件定義存儲(chǔ)（SDS，Software Defined Storage）是指存儲(chǔ)資源由軟件自動(dòng)控制，通過(guò)抽象、池化和自動(dòng)化等一系列處理后，將標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)器的內(nèi)置存儲(chǔ)、直連存儲(chǔ)，外置存儲(chǔ)，或者云存儲(chǔ)等資源整合起來(lái)，實(shí)現(xiàn)應(yīng)用無(wú)感知或者基于策略驅(qū)動(dòng)的自動(dòng)化部署、變更和管理，最終達(dá)到存儲(chǔ)即服務(wù)的目標(biāo)。
軟件定義的思想最初來(lái)源于軟件定義網(wǎng)絡(luò)（SDN），軟件定義存儲(chǔ)的架構(gòu)核心思想在于硬件解耦、軟件定義、彈性擴(kuò)展、資源融合。
1、硬件解耦。軟件定義存儲(chǔ)拋棄了專用定制的存儲(chǔ)硬件產(chǎn)品，采用標(biāo)準(zhǔn)的通用硬件平臺(tái)，使存儲(chǔ)的發(fā)展擺脫了硬件廠商的綁定，大大降低了存儲(chǔ)部署的復(fù)雜性和成本。
2、軟件定義。存儲(chǔ)功能的實(shí)現(xiàn)完全依賴于軟件組件，而與硬件無(wú)關(guān)，這樣天然為云計(jì)算管理平臺(tái)實(shí)現(xiàn)對(duì)存儲(chǔ)資源的自動(dòng)化調(diào)度管理和用戶自服務(wù)提供了可能性。同時(shí)在架構(gòu)上實(shí)現(xiàn)了軟件自愈性，只要系統(tǒng)可用容量具備，存儲(chǔ)系統(tǒng)的組件故障就可以被自主修復(fù)。
3、彈性擴(kuò)展。軟件定義存儲(chǔ)的分布式架構(gòu)決定了存儲(chǔ)系統(tǒng)可以按照資源池化管理，系統(tǒng)可以根據(jù)實(shí)際的容量和性能需求進(jìn)行部署，同時(shí)伴隨需求的變化而靈活擴(kuò)展。
4、資源融合。軟件定義存儲(chǔ)在實(shí)際市場(chǎng)應(yīng)用中結(jié)合需求進(jìn)一步拓展了技術(shù)外延。如超融合架構(gòu)將存儲(chǔ)資源與計(jì)算資源進(jìn)行了融合，為客戶帶來(lái)更加靈活便捷的基礎(chǔ)服務(wù)能力。未來(lái)可能與網(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)行融合，將整個(gè)基礎(chǔ)架構(gòu)的硬件資源完全模塊化。
（二）軟件定義存儲(chǔ)的發(fā)展現(xiàn)狀
根據(jù)IDC發(fā)布的2020年前三個(gè)季度中國(guó)存儲(chǔ)市場(chǎng)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，SDS替代傳統(tǒng)存儲(chǔ)的步伐開(kāi)始加速。
在報(bào)告期間，整個(gè)中國(guó)存儲(chǔ)市場(chǎng)，各存儲(chǔ)類別份額變化較大。傳統(tǒng)企業(yè)存儲(chǔ)系統(tǒng)TESS，市場(chǎng)份額從65.4%下降到59.2%，失去6.2%份額；超融合HCI，市場(chǎng)份額從17.4%增長(zhǎng)到18.6%，增長(zhǎng)1.2個(gè)百分點(diǎn)；軟件定義存儲(chǔ)SDS，市場(chǎng)份額從17.2%增長(zhǎng)到22.2%，增長(zhǎng)了5個(gè)百分點(diǎn)。
從統(tǒng)計(jì)信息看出，傳統(tǒng)存儲(chǔ)失去的份額，分別被SDS與HCI搶占了80%與20%。從絕對(duì)份額來(lái)看，SDS是22.2%，而HCI是18.6%，說(shuō)明SDS市場(chǎng)空間相較HCI更大。
SDS的增幅最高。SDS在2020年前三個(gè)季度的整體漲幅是47.1%，其中20Q3出現(xiàn)井噴行情，市場(chǎng)增幅高達(dá)62.3%。
從SDS行業(yè)使用情況來(lái)看，政府、電信、金融是其使用量的TOP3行業(yè)。金融行業(yè)雖然偏保守，但采用SDS的形態(tài)企業(yè)在增多，特別是對(duì)象存儲(chǔ)，在幫助金融創(chuàng)新方面發(fā)揮了諸多作用。而且，2020年金融行業(yè)也超過(guò)了教育行業(yè)，進(jìn)入前三。
二、技術(shù)優(yōu)勢(shì)及適用場(chǎng)景
（一）軟件定義存儲(chǔ)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)
基于軟件定義存儲(chǔ)的設(shè)計(jì)理念及其所采用的技術(shù)線路，相對(duì)傳統(tǒng)存儲(chǔ)架構(gòu)方案主要存在以下技術(shù)優(yōu)勢(shì)。
1、硬件通用。使用X86服務(wù)器、SSD磁盤等通用硬件，消除了硬件鎖定帶來(lái)的問(wèn)題，靈活性強(qiáng)；
2、良好的擴(kuò)展性?？梢酝ㄟ^(guò)增加存儲(chǔ)服務(wù)器的方式便捷拓展，適應(yīng)數(shù)據(jù)量不斷增加的業(yè)務(wù)需求；
3、低成本。用普通X86服務(wù)器代替了專用存儲(chǔ)硬件，大大降低了投入成本。
4、高性能。相較于傳統(tǒng)存儲(chǔ)架構(gòu)，軟件定義存儲(chǔ)架構(gòu)由多個(gè)存儲(chǔ)服務(wù)器共同承擔(dān)負(fù)載，所以擁有更高的性能，能滿足高性能需求；
5、多副本的一致性。多副本備份機(jī)制在讀取數(shù)據(jù)失敗的時(shí)候，能通過(guò)其他副本恢復(fù)的數(shù)據(jù)恢復(fù)原副本，從而保證副本的總數(shù)固定；
6、自動(dòng)化程度高。通過(guò)簡(jiǎn)化管理，降低存儲(chǔ)基礎(chǔ)架構(gòu)的運(yùn)維開(kāi)銷；
7、標(biāo)準(zhǔn)接口。支持API管理、發(fā)布和運(yùn)維設(shè)備和相對(duì)應(yīng)的服務(wù)；
8、虛擬化數(shù)據(jù)路徑。支持多種標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，允許應(yīng)用通過(guò)塊存儲(chǔ)，文件存儲(chǔ)或者對(duì)象存儲(chǔ)接口寫入數(shù)據(jù)；
9、透明度。為用戶提供管理和監(jiān)控存儲(chǔ)的可用源與開(kāi)銷。提供方便易用的管理界面，實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)集群的靈活部署和監(jiān)控運(yùn)維。集群系統(tǒng)可以靈活的增加和刪除節(jié)點(diǎn)，可以自動(dòng)實(shí)現(xiàn)集群的故障恢復(fù)、數(shù)據(jù)均衡等功能，減低甚至無(wú)需人工干預(yù)。
軟件定義存儲(chǔ)既能提供塊存儲(chǔ)或者對(duì)象存儲(chǔ)服務(wù)，又可以和計(jì)算節(jié)點(diǎn)緊密結(jié)合，提供計(jì)算存儲(chǔ)的融合方案。在企業(yè)云架構(gòu)實(shí)踐中，可以提供虛擬機(jī)精確控制、與應(yīng)用高度整合高性能要求、與vSphere相同級(jí)別的應(yīng)用和數(shù)據(jù)移動(dòng)性、快速調(diào)配零停機(jī)操作、按需動(dòng)態(tài)擴(kuò)展、支持VDI和大數(shù)據(jù)等新應(yīng)用等優(yōu)于傳統(tǒng)存儲(chǔ)產(chǎn)品的新特性。軟件定義存儲(chǔ)的興起，簡(jiǎn)化了存儲(chǔ)的管理、降低了總擁有成本、實(shí)現(xiàn)了端到端的SLA交付，為解決云化數(shù)據(jù)中心當(dāng)前所面臨的問(wèn)題和挑戰(zhàn)，提供了新的解決方案。
（二）軟件定義存儲(chǔ)的適用場(chǎng)景
在云化數(shù)據(jù)中心的管理中，軟件定義存儲(chǔ)可以最大程度地減少管理成本和管理工作，以滿足具有不可預(yù)測(cè)工作負(fù)載和/或動(dòng)態(tài)工作負(fù)載的應(yīng)用的性能需求。結(jié)合其技術(shù)特性和優(yōu)勢(shì)可以用于企業(yè)中以下各種真實(shí)的業(yè)務(wù)場(chǎng)景。
1、快速迭代的業(yè)務(wù)環(huán)境
隨著企業(yè)越來(lái)越多的參與市場(chǎng)活動(dòng)，交互型系統(tǒng)顯得越來(lái)越重要，當(dāng)系統(tǒng)不再僅限于后臺(tái)交易，越來(lái)越多的用戶活動(dòng)加入，業(yè)務(wù)迭代的速度也將越來(lái)越快，對(duì)于存儲(chǔ)的靈活性要求越來(lái)越高，而且業(yè)務(wù)場(chǎng)景和壓力也不可預(yù)知，對(duì)于存儲(chǔ)的多個(gè)維度也提出了更高的要求。
2、涉及到大量存儲(chǔ)的新分回收的環(huán)境
傳統(tǒng)存儲(chǔ)領(lǐng)域，由于涉及到光纖布線，交換機(jī)ZONE劃分,存儲(chǔ)卷映射等復(fù)雜步驟操作，存儲(chǔ)的新分和回收流程相對(duì)復(fù)雜，且容易出現(xiàn)差錯(cuò)。軟件定義存儲(chǔ)可以運(yùn)用快速的部署和數(shù)據(jù)遷移能力，簡(jiǎn)化了存儲(chǔ)的分配回收流程。
3、混合云存儲(chǔ)環(huán)境
在基礎(chǔ)設(shè)施云化的IT環(huán)境中，通用云管理平臺(tái)缺乏管理異構(gòu)存儲(chǔ)平臺(tái)的能力，要實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)的虛擬化和自動(dòng)化管理，要求實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)與主機(jī)的融合，從性能，敏捷度和自動(dòng)化管理層面，軟件定義存儲(chǔ)為云環(huán)境提供企業(yè)的存儲(chǔ)創(chuàng)造了可能。
4、大數(shù)據(jù)集群
如果大數(shù)據(jù)例如Map-Reduce等集群計(jì)算方案解決了計(jì)算能力瓶頸，軟件定義存儲(chǔ)則為數(shù)據(jù)IO瓶頸開(kāi)拓了新的疆域，Hadoop等大數(shù)據(jù)結(jié)合SDF相關(guān)技術(shù)，將大大加速基于持久化大數(shù)據(jù)的處理、運(yùn)算和分析。
5、數(shù)據(jù)庫(kù)集群環(huán)境（例如MySQL）
開(kāi)源生態(tài)下的數(shù)據(jù)庫(kù)環(huán)境，可以架設(shè)在軟件定義存儲(chǔ)環(huán)境之上，并有望通過(guò)定制優(yōu)化數(shù)據(jù)庫(kù)代碼，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)集群的低成本和高效訪問(wèn)。
6、鍵值數(shù)據(jù)的分布式存儲(chǔ)業(yè)務(wù)
對(duì)于推薦系統(tǒng)，搜索引擎等來(lái)說(shuō)，分布式鍵值存儲(chǔ)的意義越來(lái)越重要，對(duì)存儲(chǔ)效率也提出了極高的要求。
7、災(zāi)難備份/恢復(fù)環(huán)境
目前部分廠商的軟件定義存儲(chǔ)產(chǎn)品已經(jīng)逐漸開(kāi)始兼容與傳統(tǒng)存儲(chǔ)的災(zāi)備連通，通過(guò)創(chuàng)建SDF與傳統(tǒng)存儲(chǔ)之間的容災(zāi)關(guān)系實(shí)現(xiàn)，借助存儲(chǔ)虛擬化工具，可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)級(jí)的災(zāi)備。同時(shí)也可以用來(lái)充當(dāng)數(shù)據(jù)備份介質(zhì)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的快速備份和恢復(fù)。
三、軟件定義存儲(chǔ)賦能業(yè)務(wù)發(fā)展
軟件定義存儲(chǔ)通過(guò)近幾年的快速發(fā)展，特別是在當(dāng)前企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型和云化建設(shè)的趨勢(shì)之下，其使用范圍不斷擴(kuò)大，進(jìn)一步賦能業(yè)務(wù)發(fā)展。以下將以某保險(xiǎn)企業(yè)實(shí)際案例為例，介紹軟件定義存儲(chǔ)對(duì)現(xiàn)有存儲(chǔ)架構(gòu)的優(yōu)化和提升。
（一）項(xiàng)目背景
保險(xiǎn)企業(yè)對(duì)云對(duì)象存儲(chǔ)的需求主要來(lái)自業(yè)務(wù)系統(tǒng)和存儲(chǔ)運(yùn)維管理。其中業(yè)務(wù)系統(tǒng)方面的需求主要包括影像系統(tǒng)后端存儲(chǔ)的升級(jí)改造、雙錄系統(tǒng)存儲(chǔ)建設(shè)。而運(yùn)維對(duì)云對(duì)象存儲(chǔ)的需求則更傾向于存儲(chǔ)安全性、容量和性能擴(kuò)展性以及存儲(chǔ)管理便捷性等方面。
（二）業(yè)務(wù)需求
在線票據(jù)影像場(chǎng)景主要處理小文件，實(shí)時(shí)性能要求較高，目前以集中式NAS建設(shè)為主。票據(jù)影像系統(tǒng)壓力場(chǎng)景在于處理海量文件歸檔，性能要求不高但容量增長(zhǎng)較快。系統(tǒng)需存儲(chǔ)海量非結(jié)構(gòu)化小文件，在線存儲(chǔ)成本高，容量有限，備份和恢復(fù)效率要求很高。
在業(yè)務(wù)特性方面，業(yè)務(wù)主要發(fā)生在白天6-8小時(shí)，上傳和查詢比為1:3；平均每交易產(chǎn)生10個(gè)文件，文件平均大小100-200KB；要求批量查詢耗時(shí)小于3秒；上傳業(yè)務(wù)以突發(fā)性（有一定周期性）寫為主（文件寫操作，有一定量的寫合并），4K和128K占較大比例；下載業(yè)務(wù)以持續(xù)較隨機(jī)讀為主，IO大小4K-32K。
在功能特性需求方面，需具備WORM、一體化備份、快照及遠(yuǎn)程復(fù)制功能。
（三）解決方案
采用軟件定義存儲(chǔ)架構(gòu)方案，對(duì)現(xiàn)有數(shù)據(jù)進(jìn)行遷移整合，實(shí)現(xiàn)了項(xiàng)目預(yù)期目標(biāo)。解決方案的物理架構(gòu)如下：
邏輯架構(gòu)如下：
（四）項(xiàng)目成效
軟件定義存儲(chǔ)的實(shí)施給企業(yè)現(xiàn)有的集中式SAN和NAS存儲(chǔ)帶來(lái)了更多的活力，是對(duì)傳統(tǒng)存儲(chǔ)架構(gòu)的有效補(bǔ)充，增強(qiáng)了企業(yè)存儲(chǔ)系統(tǒng)應(yīng)對(duì)日益變化的前端業(yè)務(wù)需求的靈活性。
由于軟件定義存儲(chǔ)產(chǎn)品普遍采用了商用x86硬件的分布式架構(gòu)，因此較之于傳統(tǒng)集中式的存儲(chǔ)解決方案，這種新的平臺(tái)可以有更靈活的橫向在線擴(kuò)展能力，從而可以輕松應(yīng)對(duì)業(yè)務(wù)規(guī)模、數(shù)據(jù)量驟增帶來(lái)的后端存儲(chǔ)壓力。
另外在軟件定義存儲(chǔ)平臺(tái)解決了企業(yè)海量非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)存儲(chǔ)需求的同時(shí)，通過(guò)其分布式架構(gòu)天然具有的容災(zāi)特性可以輕松構(gòu)建跨多站點(diǎn)的災(zāi)備方案。
再者，借助軟件定義存儲(chǔ)對(duì)文件多版本的支持以及比傳統(tǒng)存儲(chǔ)更高的可用性、可靠性和可維護(hù)性指標(biāo)，同時(shí)也成為了一個(gè)免備份的數(shù)據(jù)保護(hù)平臺(tái)，從而可以進(jìn)一步降低企業(yè)IT系統(tǒng)的TCO。
結(jié)語(yǔ)
隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算等技術(shù)的應(yīng)用和部署，海量的數(shù)據(jù)以前所未有的增長(zhǎng)趨勢(shì)沖擊著現(xiàn)有存儲(chǔ)技術(shù)架構(gòu)。存儲(chǔ)設(shè)備技術(shù)不僅要應(yīng)對(duì)海量數(shù)據(jù)帶來(lái)的容量大幅提升，無(wú)縫地進(jìn)行存儲(chǔ)彈性無(wú)限擴(kuò)展，也要適應(yīng)新興業(yè)務(wù)應(yīng)用部署帶來(lái)的高存儲(chǔ)性能需求。同時(shí)，在兼顧性能的情況下，進(jìn)一步降低單位存儲(chǔ)的成本，為企業(yè)和用戶帶來(lái)更優(yōu)質(zhì)、更低廉的存儲(chǔ)產(chǎn)品。軟件定義存儲(chǔ)技術(shù)架構(gòu)的出現(xiàn)正是順應(yīng)技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)，旨在解決當(dāng)前存儲(chǔ)技術(shù)所面臨的挑戰(zhàn)。當(dāng)前，國(guó)內(nèi)外各類存儲(chǔ)和軟件廠商紛紛推出具有軟件定義概念的存儲(chǔ)技術(shù)，而各大運(yùn)營(yíng)商和企業(yè)也都積極參與部署與實(shí)踐，軟件定義存儲(chǔ)為日后存儲(chǔ)技術(shù)的發(fā)展指明了方向。
