中桥 ：闪存阵列技术与趋势分析

2013年8月17日在IBM闪存技术与趋势研讨会上，中桥国际调研咨询（以下简称“中桥”）的总经理兼首席分析师王丛（Kim Wang）女士根据中桥2013年在中国的最新相关调查数据，就闪存技术与趋势为参会者分享了《IT创造价值驱动存储技术变革》。

在新型经济环境下，通过IT创造价值十分重要，甚至决定了企业的核心竞争力。在大数据或云计算环境下，通过IT创造价值不仅要考虑如何应对数据不可预测的快速增长，还要考虑云计算带来的工作负载的高动态。

首先，分析师介绍了如何通过IT创造价值。经济作为主要的市场驱动力，在过去几十年经济模式发生着改变。信息化时代向概念化的过渡过程中，大数据产生的来源越来越多，企业业务层面和消费者都在产生大数据。企业需要的是通过速度和创新来挑战信息化时代的规模和计划，从而实现价值，提高企业竞争力。大数据是一把双刃剑，可以带来巨大的IT开支，进而引起利润和市场份额的快速下降，也可以创造价值，通过IT突破创新支撑业务稳进增长。分析师举例说：“金融行业的高频交易中，1微秒的提升可以带来100万美元的价值。”所以，不管是业务管理者还是IT架构管理者，都需要一层存储具有高IOPs和低延迟。

在业务发展过程中，实现通过IT创造价值的关键是：持续保障业务所需的OLAP和OLTP；存储基础架构层要持续地满足业务对IOPs、低延迟的需求。

大数据具有巨大的商业价值，存储是大数据创造价值的瓶颈。关于企业目前实现通过IT创造价值时面临的存储挑战（图 1），分析师介绍到：“传统的一层存储是跟随着一层应用的。在数据中心演进过程中，随着虚拟化、VDI、大数据、云计算、IT整合的需求，在架构层面对存储的IOPs和低延迟的要求快速提升。而且随着大数据的演进，数据子集量越来越大，对存储IOPs的需求几乎会无止境地增长。所以，满足大数据不可预测的对一层存储的性能需求，新一代存储需要具有经济性，而且可以通过软件的形式配置一层应用所需的IOPs和低延迟。”

图1

传统存储技术面临的挑战，主要包括以下几方面：

磁盘由于本身的结构，在数据读取过程中尤其是高IO读写时，寻道增加了响应时间，从而导致传统磁盘性能跟不上业务发展的需求。

磁盘相对于CPU和内存存在性能的差距。过去若干年中，每18个月处理器的性能翻倍，RAM的性能也在迅速增加，而磁盘性能的提升幅度是最小的。

传统控制器结构需要分步读写，从而增加了时间延迟。

随着时间的发展，无论是一层应用采用多核的形式，还是虚拟服务器、VDI的形式，或者云计算和数据中心整合，都带动了对存储性能的进一步需求。与此同时，存储的容量成本下降，但IOPs/Spindle没发生改变。为了满足高IOPs，传统的做法是增加磁盘数量，但这不仅导致成本快速上升，而且造成了数据中心占地和耗能等问题。所以说，传统存储由于架构问题，在向大数据的演进过程中，越来越无法满足通过IT创造价值的需求。

为了对传统存储给用户带来的挑战进行更细致的分析，分析师分享了以下几组中桥的数据调研结果：
存储业务关键应用挑战（图 2）。中国用户已经意识到目前的存储越来越无法满足业务关键型应用的需求，67%以上的用户将在未来24个月部署新存储，其中35.2%的用户表示将在未来12个月会部署，32.6%在未来12-24个月部署。

图2

虚拟化环境存储挑战（图 3）。调研显示，一方面，中国企业级用户虚拟机密度小于5的比例约占37%，而欧美市场虚机密度的平均水平约是15。另一方面，中国企业的虚拟化大部分用于测试/开发环境，用于生产环境的企业占比较低。造成这种情况的主要原因有：1、目前的存储难以支撑虚拟机密度提升过程中对存储IO性能的要求，从某种维度来说，传统存储是造成虚拟化成熟度低的最主要原因；2、存储不能动态配置资源，不能满足虚拟化环境的性能需求，以传统磁盘的形式提升性能只能靠增加磁盘的数量，限制了企业把生产应用部署于虚拟化环境。

图3

固态技术发展趋势（图 4）。在整个大数据分析过程中，用户对存储的需求有什么呢？调查显示，未来24个月68.3%的用户会考虑部署固态技术，其中，29.3%的用户在未来12个月部署，39.0%的用户在未来12-24个月部署。因为传统存储无法满足大数据分析过程中所需的OLAP和OLTP的性能需求。

图4

基于用户对固态技术的需求，分析师进一步分享了几个固态技术的优缺点：

PCIe SSS
优点：快速提高某一应用性能
缺点：不能多应用共享；HA高开支；TB级

固态缓存设备（固态和硬盘混合）
优点：加速某些应用
缺点：企业级功能有限；几十TB级

全闪存阵列
优点：一层存储；最高容量和企业级功能；高可用，快照，在线升级；横向扩展；几百TB到PT级

接下来，分析师根据Wikibon关于Oracle整个IT架构三年采购成本的数据，介绍了通过不同闪存技术带来的成本节约情况。相比于磁盘和磁盘、SSS混合的形式，针对Oracle的工作负载环境，全闪存可以降低用户IT架构三年采购成本约55%到60%。这也解释了为什么全闪存在过去几年得到快速发展，而且企业级快速采用了全闪存的形式。

当前，数据增长迅速、性能不断攀升，大数据环境下一层应用要可以快速增长，而且要具有灵活性和经济性。那么，全闪存是如何降低一层存储TCO，以及整个IT架构成本的呢？其特点可以对此做出解释：

最大化虚拟机密度，可以降低整个IT架构的采购成本。
降低物理服务器的数量可以降低软件的采购成本，全闪存可以降低30%的软件许可。
传统磁盘为达到IOPs的需求，就需要在数据中心增加磁盘数量，从而造成存储容量的闲置。通过全闪存，不仅可以满足存储性能，而且可以提高50%以上的存储利用率。
全闪存的采用可以降低70%的数据中心占地，以及70%的制冷耗能。
全闪存的经济性，实现低延迟和高性能。

就IBM最近发布的IBM FlashSystem，分析师认为，大数据和IT演进推动一层存储技术和概念的改变，加速对存储高IOPs和低延迟的需求。IBM FlashSystem充分发挥了Texas Instructment在企业级闪存技术的优势，为用户提供SLC和eMLC不同全闪存技术灵活选择，满足不同应用OLTP和OLAP需求。通过变量宽条带化 RAID技术，结合冗余和热插拔，IBM FlashSystem确保企业级用户“必须”的可靠性要求。此外，通过IBM FlashSystem和IBM Storage Volume Controller集成部署，用户可以将Flash System和已有已购存储设备整合，实现软件驱动的一层存储。这种技术组合，不仅提升了IBM FlashSystem市场潜入到竞争对手装机用户的能力。同时，让用户消除传统存储给服务器虚拟化水平提高（虚拟机密度上升，生产应用虚拟化），桌面虚拟化，云计算，大数据分析的存储瓶颈。随着闪存经济规模的快速增加，闪存成本将快速下降。IBM以10亿美金投入全闪存产品和技术战略目的，是在技术、方案、市场占领全闪存全球市场战略之高点。

最后，王丛总结，一层存储的概念在发生着改变，它要求高IOPs和低延迟、通过软件定义，能够让用户快速提升性能、实现高密度和高可扩展性、具有企业级功能，以及实现经济性。