孟海华：2018前瞻：存储领域的五大发展趋势

    一综 述
    以往人们认为，加速增长的海量数据会带来存储难题，成本将无法控制，但是现在来看，或许这一曾经公认的观点已经不再正确。一是当前存储阵列的价格在下跌、尺寸在缩减，集成系统和云服务为存储创造了一个重要方向。投资于基础设施、软件定义的存储项目的公司开始将硬件和软件投标分开，以便在设计解决方案时有更多选择。二是混合云存储解决方案正在出现，不仅可以将数据分层到公共云，还可以应用跨混合环境的可移植性和利用公共云的敏捷性。新的存储技术要求更小、更密集、更低成本的存储阵列。当前，网络连接、网络协议的发展速度落后于存储性能、技术的进步，这实际上是存储产业发展的一个瓶颈。世界范围来看，最常用的备份方法仍然是从磁盘—磁盘、磁盘—磁带的备份方法，到2022年间仍然将如此。
    到2020年，硬盘驱动器和固态驱动器制造商将面临生产足够的原始存储容量以满足世界对数字数据的需求的挑战。选择满足业务需求的混合云存储解决方案，允许以非专有格式普遍访问数据，并提供一致的数据服务和管理。通过投资于固态存储和更快的存储网络技术，如50GBE /100 GBE和32GB/sFC，实现最大的性能改进，当前这些技术的价格已经下降。基于磁带的存储解决方案有一个优点是可以有效阻止黑客攻击，对网络安全漏洞实现物理隔离。
    二主要观点
    1  到2020年，20%的软件定义存储基础设施项目将有单独的软件和硬件采购报价和决策，而现在不到5%。
    2  到2022年，30%的企业将实施至少一种混合云存储方式，而2018年仅为5%。
    3  到2019年，尚未更新并运行在8 GBPS光纤通道(FC)和10千兆以太网(10 GBE)上的存储网络将成为存储阵列的性能发挥的瓶颈。
    4  到2022年，50%以上的大型企业的数据中心的存储介质中将继续保留磁带。
    5  到2020年，存储业务领军企业就将面临需要提供足够的存储能力以满足世界对存储的渴望的挑战。
    深度信息化融入我们的生活，也扩展了相应企业的业务。消费者的家居生活越来越与数据中心发生联系，客厅、汽车、移动电话、公共交通系统、医疗保健设施等基于云的操作，将越来越多的连接、注册、跟踪、存储、访问，越来越多的智能电子产品将作为某种网络的一部分连接起来。随着互联网连接成本的降低、速度的提高，更多种类和数量的数据将被运送、共享和存储在企业和消费者系统中，这将产生新的、更大的碰撞、融合、错位和多维度转换。企业和个人计算中的大多数新领域将需要更大的存储容量和更快、更经济、更高效的存储基础设施。
    2017年，混合云解决方案中有了显著的应用。早期的初创公司和存储供应商，它们通过允许应用程序移动性和多云数据流的新创方法来支持混合云存储。随着非结构化数据量的迅速增加，将这些数据存储在传统服务器或基于外部控制器的固态阵列(SSA)、固态驱动器/硬盘驱动器(SSD/HDD)混合或仅用于分析和保留的存储平台上的相关成本也变得令人望而却步。即使是初创公司以激进的价格提供全闪或混合阵列配置，也可能很快就无法应对新的存储增长。
    基础设施必须通过不断变化的产品组合来启用，这些产品组合必须有较高的性价比。推动产品组合变化的一个关键指标将是NVME设备接口和NVME-OF接口的出现。第一批NVME-OF接口产品成熟并被市场普遍接受他们，需要到2019年。
    Gartner对存储中的硬件、软件和服务的预测包括：越来越多融合的、行业标准的存储软件和基础设施技术出现，运用混合云基础设施的存储其实是给管理带来了挑战。存储对更快的接口和网络的需求不断增加，同时海量存储也体现出智能化趋势。但是国际上有一些企业还在继续使用磁带存储，这种存储虽然古老，但是安全且不受存储容量字节的限制。
    1  到2020年，20%的软件定义存储基础设施项目将有单独的软件和硬件采购报价和决策，而现在不到5%。
    大型组织基础设施和运营的领导者一直被号称软件定义的基础设施硬件供应商的承诺所吸引，但他们往往处于观望的状态。一些基础设施和运营领导者坚持履行ISDS的承诺，有意将RFP的软件和硬件部分与采购流程分开，在评估没有硬件先决条件的软件解决方案时，允许只考虑软件供应商，也可以考虑其他因素，例如与其他软件定义的基础设施(SDI)域的互操作。
    由于买家积极寻找传统存储解决方案的替代方法，对基于外部控制器(ECB)存储的需求正在下降。在各种规模的组织中，公共云存储的使用正在稳步增加，而一些更大的组织更喜欢将数据保存在自己的办公场所中，所以当前正转向基础设施软件定义的存储。近几年来，ISDS的预期优势和效益得到了广泛的宣传，尽管公共云存储技术不断增长，但据Gartner数据中心(SDDC)的调查显示，至2018年底，34%的抽样组将采用ISDS。ISDS的主要吸引力之一是能够将不同类型的存储硬件和ISDS控制器下的不同供应商对应起来，允许管理单个存储池，并使其购买者摆脱硬件供应商的锁定(尽管也有软件供应商锁定的风险)。
    由于开放性是存储解决方案购买者在决策过程中的一个主要考虑因素，因此供应商不得不重点加以强调产品中的这一特性。尽管如此，大多数涉及ISDS解决方案的交易都涉及来自同一供应商的软件和硬件。这通常是因为与单个供应商打交道以获得支持更为简单。最近在美国有一些交易，买家坚持要对ISDS的软件和硬件部分进行单独评估和执行。这些买家正以最纯粹的形式接近ISDS的采用，并正在做出战略决策，以便更好地为更广泛的软件定义的数据中心做好定位。
    随着存储硬件购买决策与软件购买决策脱钩，ISDS硬件供应商将在决策过程中获得优势。现有的API硬件将更难插入到独立的软件解决方案中，并且价值不菲。因此，采用标准API或提供API转换软件的供应商将从中受益。从这一意义上来说，将ISDS软件采购与硬件分开的趋势实际上将加速这一领域中行业标准的定义。
    2  到2022年，30%的企业将实施至少一种混合云存储方式，而2018年仅为5%。
    随着混合云存储产品的成熟，现场和公共云存储之间的无缝互操作将成为可能，从而分享公共云计算和共享应用程序数据。第一代混合云存储解决方案侧重于向云提供简单的数据备份、存档或分层，而数据是以专有格式编写的，在特定供应商的技术之外是不可用的。混合云存储解决方案有可能使多云环境减少云的锁定。然而，产品的提供还处于初级阶段。基础设施和运营领导者正在寻找混合云存储解决方案，以控制成本、提高可扩展性、降低风险和提高现场存储的敏捷性。根据Gartner数据中心的调查，到2018年72%的企业正在推行混合云计算战略。到目前为止，市场上的混合云存储产品主要集中于从原始存储到公共云的备份或归档。在这里，数据将以私有存储供应商格式存储，不能在云中处理。虽然这种方法确实为备份和灾后恢复的存储提供了一个有价值的选择，但它并没有提高基础设施的敏捷性或利用公共云计算。软件定义的存储产品，可以扩展混合云存储能力。它跨越私有和公共云，并允许在现场、边缘和公共云应用程序之间进行灵活的数据访问，在这些应用程序中，数据可以在处理后集中管理并在站点之间进行同步。许多这些SDS解决方案提供跨多个用例的多协议功能，提供相同的数据服务集以及跨块和跨文件的数据服务。
    3  到2019年，尚未更新并运行在8 GBPS光纤通道(FC)和10千兆以太网(10 GBE)上的存储网络将成为存储阵列的性能发挥的瓶颈。
    由于FC的弹性，大量8 GBPS的FC和10 GBE的以太网存储网络协议没有被更新，对于最新的固态和混合存储阵列来说可能不相适应。由于新的基于NVME的固态驱动器正集成在各种新的阵列中，因此需要更快的存储网络才能达到最佳性能。2018年NVME将通过内部存储互连，但从2019开始将扩展为具有NVME的外部存储区域网络(SAN)协议。在接下来的18个月内，使用NVME和更快的固态存储，如在阵列中使用intel 3d xpoint，将使存储性能比今天的固态存储提高两个数量级或数量级。这将使得存储数组以及服务器刷新和替换生命周期变得越来越大和越来越分散。因此，这将产生一个需求：即将存储数组和存储区域网络(SAN)保持为服务器的两倍。
    与SAS和FC不同的是，NVME将广泛应用于客户和企业环境；全球生产规模的增加将加速这种增强界面的成本效益部署。当前使用通常可用的16TB和32TB固态驱动器来增加SSA密度，现在可以在不到标准数据中心的一半范围内配置一个千兆字节的低延迟存储器。集中的、低延迟的存储需要更少和更快的存储连接到和从数组到服务器。服务器和集成系统中的SSD的寿命要比它们所使用的服务器长得多，这可能导致相关资产管理更新周期的差异，即服务器每三年更换一次，但存储只需要每六年更换一次。32GBPS FC向后兼容8GBPS FC和18GBPS FC，因为存储网络也每5GBPS刷新一次。以六年为周期，将有一个缓慢的过渡到更快的存储网络。
    混合存储阵列和SSA市场将继续分道扬镳，因为在基于NVME的存储网络中集成了具有成本效益的SSAS，比即使是最快的混合阵列都能提高两个数量级的性能。更高的性能将使同时处理更多不同应用的能力更强。更高的性能还将使更高的能力以更高的效率处理新的应用，例如人工智能和深度学习方面的应用，当然也对整个服务器和存储网络的更快性能提出了更高的要求。
    4  到2022年，50%以上的大型企业的数据中心的存储介质中将继续保留磁带。
    LTO-8财团最近推出的升级版的磁带技术，以及IBM2017年8月份宣布打破纪录的每平方英寸201千兆字节的研究报告，都使人们更加相信“磁带没有死”这一事实。最常见的备份方法仍然是磁盘到磁盘到磁带(D2D2T)，而Gartner预计这种备份方法将在2022年底前得到高度部署，因为使用者试图用磁带存储方式实现内容寿命的最大化。Gartner估计，企业41000 PBS磁带存储是在2016年完成的，预计在2021年将达到50000PBS或更多。数据中心级磁带和磁带自动化，如果得到适当的维护，仍然是可行和可以使用并发挥积极作用的，不仅是为了长期保留，而且也用于日常备份。在许多情况下，尽管有数据压缩和重复技术(压缩和去重复)，数据管理的总体成本随着时间的推移仍然有利于磁带。除了经济和资产管理，网络安全也是一个重要原因。
    5  到2020年，存储业务领军企业就将面临需要提供足够的存储能力以满足世界对存储的渴望的挑战。
    尽管在技术的推动下，存储效率得到了广泛的、越来越智能化的提升，但许多Gartner企业客户仍然报告说，年度数据需求增加了80%。
    在消费者和企业领域都存在着巨大的浪费，但人们可以合理和保守地假设“真实”全球数据存储需求每年增长25%。存储行业未来可能需要能够提供每年70万PBS的存储能力。NAND和HDD行业都必须在生产设施上投入更多的资金，并加快新测试设备的交付和新技术的部署，以实质性地提升生产指标的最大值。目前，HDD产业没有在产能扩张方面进行任何投资(事实上，它正在降低制造能力)。尽管有大量的持续投资，但NAND行业可能面临挑战，在2021年间将其SSD生产能力扩大到每年30000 PBS以上(我们预测，2021年度NAND的总生产能力将扩大到超过65万PBS/年)。如果这些都是实际存储需求的准确反映，那么我们可能会在2019年遇到PB供应相对于全球总需求的不足。我们显然可以(勉强)在2021年间满足企业的存储需求，但这可能取决于将PBS总量不公平地分配到企业市场，这反过来可能会影响消费者市场。一个缓解因素是存储的更广泛和更智能的部署。此外，由于技术创新、测试设备和生产设施的成本和复杂性不断增加，NAND目前价格下降速度放缓是不可避免的。世界可能不需要更多的投资。在2020年或2021年间，硬盘和SD的总存储容量需求将超过1百万PBS。