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重装上阵:软件定义,全闪为王

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闪存与软件定义并非“划江而治”的关系,而是需要密切配合、相辅相成的伙伴。可以粗略的说:闪存解决性能问题,软件定义解决灵活性、扩展性和可管理性问题……

作者:张广彬 来源:ZDNetCBSi企业方案解决中心频道【原创】 2014年7月8日

关键字: IBM 闪存 SSD 软件定义 FlashSystem

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IBM Edge2014大会开幕前的下午,与IBM市场部某负责人聊天,被问到未来三五年存储市场的趋势,我不假思索的回答:闪存和软件定义存储啊。

第二天一上来,讲的果然就是这些。当然不是我有什么先见之明,而是闪存与软件定义存储已是行业必谈的话题。不过,二者既是热点,又尚处于不断的快速演进之中,不同厂商的产品组合、技术积累、方法论和愿景都不尽相同,各有各的解读,自然再正常不过。我们必须兼听百家,以还原出尽可能完整的图景。

有参会同行说,闪存威胁高端存储,软件定义改变中端存储。这话听起来不无道理,因为确实是高端存储先开始用闪存,一些所谓软件定义存储产品也发轫于中端存储所在的市场区间。不过,闪存与软件定义并非“划江而治”的关系,而是需要密切配合、相辅相成的伙伴。

因为,可以粗略的说:闪存解决性能问题,软件定义解决灵活性、扩展性和可管理性问题。

软件定义的包装术

数据显示,来自企业私有云和服务提供商的云存储,市场占有率将从2013年的22%,增长到2017年的50%。不论公有云还是私有云,对规模和多租户的要求,都是传统存储难以满足的,需要通过软件定义(Software Defined)的方法,实现扩展和管理的自动化。

重装上阵:软件定义,全闪为王

听起来很美,也很容易一头雾水。到底什么是软件定义存储(Software Defined Storage,SDS)?不光我们想知道,IBM内部员工(IBMer)也很想学习。IBM院士兼存储系统CTO Vincent Hsu主讲的SDS课程,还没开始就已人满为患,会场人员提议IBMer让座给客户先听,呼啦啦出来小半屋子人,等客户落座后,又进来站着坚持听讲。

Vincent Hsu演讲的内容比较高大上,当然IBM的方法论真不是盖的,IBM存储首席技术战略官Clodoaldo Barrera在随后的课程里给出了相对“接地气”的五(六?)阶段定义,逐项递进:

  1. 存储产品(磁盘阵列)的关键控制器功能由(嵌入式)软件提供;
  2. 存储硬件是标准服务器加上磁盘及网络接口;
  3. (前述)软件可以独立于硬件;
  4. 可以根据需求创建个性化存储功能;
  5. 该存储系统可由控制平面(Control Plane)软件配置,成为更大型软件定义环境(SDE)的一部分。

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最终,通过控制平面,Orchestration软件可以配置满足当前工作负载需求的存储环境,或改变已有存储系统的参数(譬如,为租户A分配新的容量、增加/减少租户B的NAS网络带宽、迁移租户A的iSCSI到更快的磁盘),从而实现软件定义。

与Edge2013上提出的软件定义存储三个阶段相比,IBM没再提(存储)虚拟化,而是接受了控制平面与数据平面的理念。当然,存储虚拟化与软件定义存储并不冲突,而是如同ZDNet企业解决方案中心在《数据中心2013:硬件重构与软件定义》技术报告第169页所指出的,存储虚拟化技术可以作为数据平面的组成部分,纳入到软件定义存储的体系里。

在软件定义存储的大旗下,IBM重新梳理了存储产品线,并对两款软件产品进行了改头换面的再包装。IBM SmartCloud Virtual Storage Center(虚拟存储中心,VSC)主要解决控制平面的需求,它实际上就是著名的IBM Tivoli Storage Productivity Center(TPC,目前的版本是5.2),在IBM System Storage SAN Volume Controller(SAN卷控制器,即存储虚拟化软件SVC)及IBM Tivoli Storage FlashCopy Manager的配合下,管理IBM及其他厂商的存储设备,并实现自动化。

落在数据平面的是代号为Elastic Storage的GPFS 4.1,而General Parallel File System(通用并行文件系统)已有15年以上的历史。GPFS有多种部署方式,之前的SONAS(Scale Out Network Attached Storage,横向扩展网络附加存储)集群NAS系统便是一例,而在商用硬件(Commodity Hardware,以工业标准的x86服务器为代表)上提供分布式文件/对象存储是Elastic Storage的主要任务——数据平面中的块存储需求主要由XIV和SVC/Storwize来满足,XIV很大程度上也基于商用硬件,而SVC/Storwize可以整合异构存储(二者共享代码)。

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Elastic Storage支持可以改善磁盘使用效率的纠删码(Erasure Coding,EC),并具有从闪存到(LTFS)磁带的统一管理;与IBM Advanced File Management(高级文件管理,AFM)结合,可以跨多个站点同步或移动数据;可以替代HDFS,或者作为Swift对象存储的下层基础架构,还能通过文件系统连接器访问远程对象存储。

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正如Tivoli Storage Productivity Center能够管理GPFS部署(如SONAS),SmartCloud Virtual Storage Center也能管理Elastic Storage,而这一整套软件定义存储体系可以为OpenStack服务,或者部署在IBM的SoftLayer公有云上。

全闪配置软硬兼修

6月中旬,Gartner公布了2013年全球固态盘(SSD)和全闪存阵列的市场份额分析报告。在全闪存阵列的部分,有两点引发热议:一是Gartner用Solid-State Array(固态阵列,SSA)替换了之前的All-Flash Array(全闪存阵列,AFA);二是IBM以约四分之一(24.6%)的市场份额夺得头名。

SSA取代AFA并不是简单的文字游戏,而是有着严格的定义:只能用闪存,用不了硬盘,当然也不能是混合阵列,还要具备独立的型号和名称。然而,IBM登顶并非得益于规则的调整——蓝色巨人2012年就以18.4%的份额排名第二,前面的Violin Memory则是全闪存阵列的代表性厂商。

有两个因素不难想到:其一,2013年,IBM对TMS(Texas Memory System)的整合已完成,以IBM FlashSystem的品牌推出;其二,最有可能接受全闪存阵列的传统交易型应用(OLTP),仍有很大比例运行在IBM的大型机和小型机上,客户还不差钱。

2014年初,IBM就推出了新一代全闪存阵列FlashSystem 840,技术路线没有改变,最大容量48TB。Edge2014大会的展台上摆出了一个装有21台FlashSystem 840的全闪存机柜,可用容量达1PB,能耗超过13kW……壕气冲天,闪瞎双眼。

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FlashSystem 840由多至12个专门设计的闪存模块构成

不过,FlashSystem也有两个很明显的弱点。

首先,软件功能匮乏。正如我从Edge2013上得到的消息,IBM认为可以用SVC帮助解决,并在发布FlashSystem 840之后不到一个月,就推出了FlashSystem V840。V840在FlashSystem 840的“前面”加了两个第8代SVC引擎(DH8,2U双路8核至强E5-2600 v2,64GB内存),支持自动精简配置、自动分层存储(Easy Tier 3)等软件功能,并可选数据压缩引擎。要把这个6U(3个2U)的组合精简为一个更为紧凑的设备,技术上没有多大难度,IBM系统科技部负责存储业务线的副总裁Laura Guio也表示,只要有(足够的)用户需求就可以。

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FlashSystem V840由一对最新的SVC DH8引擎与一台FlashSystem 840组成,共6U

其次,FlashSystem 840不支持大机,V840也支持不了z/OS。在IBM存储系统产品中,对大机支持最好的,当然非DS8000系列莫属。

磁盘阵列血统的DS8870显然不可能被归入全闪存阵列的范畴,却也有全闪存的配置。DS8870支持SAS SSD,但是要通过SAS到8Gbps FC的转换,连接到原本为磁盘设计的RAID控制器上,并非为闪存而优化的架构,带宽和延迟都有限制。

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DS8870左上方的4个HPFE

在Edge2014大会上,IBM展出了专为DS8870设计的高性能闪存选件(High-Performance Flash Enclosure,HPFE)。HPFE在1U高度内堆叠5个1.8英寸SAS(转自SATA?)SSD,6排共30个,每个400GB(据说来自SanDisk)并支持加密,裸容量达12TB。采用双控制器冗余结构,RAID 5后可用容量为9.11TB,可贡献25万IOPS,3.4GB/s带宽,通过后端PCIe网络接入DS8870的I/O盘箱。感觉与之前的方案相比,整体上就像PCIe闪存卡与普通SAS/SATA SSD之间的区别,IBM宣称有四倍的性能提升。

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HPFE前端的30个(5×6排列)1.8英寸SSD

展示的DS8870采用了4个HPFE与闪存盘柜混搭的配置,用户可以选择安装8个HPFE的高性能全闪存配置,以支持大机环境。预计单柜70TB+的可用容量,高端存储全闪真是低调的奢华啊……

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安装21台FlashSystem 840(42U)可用容量1PB的全闪存机柜,与装有4个HPFE的DS8870

不论两种全闪存方案的价格如何,在以大机为核心的应用环境中,获得HPFE增援的DS8870不用担心来自全闪存阵列的威胁。

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