(连载)IToIP之自适应IP存储-Neocean网络存储1

一、IT的变革

    自上世纪90年代以来,摩尔定律的诞生,拉开了人类历史上的一次重大变革—-“信息技术革命”。人们利用信息技术对生产方式进行了大规模改造,使政府、企业和事业的运行方式发生了根本性的变化。与此同时,IT系统的建设也在各个维度和层面轰轰烈烈地开展起来。然而,在十多年的IT建设中,在不断追逐“新技术新产品”的同时,IT系统建设也暴露出越来越多的问题和困惑,在2002年IT行业处于低迷的时期,很多人开始质疑是否真的需要不停地升级和更新IT设备?甚至质疑IT投资是否真的获得了回报?问题集中体现在:


  1. 系统标准林立,造成设备的共享和资源化障碍重重。应用的建立、调整、提升往往伴随着大量设备的抛弃和新系统的采购,浪费十分严重。
  2. 系统越来越复杂,管理成本急剧增高。
  3. 系统过度配置,大量资源在大多数时候处于沉睡状态;
  4. 系统建设脱离业务实际,片面追求“技术领先”,而事实上由于产品供应商和用户的信息不对称,用户所了解的“技术领先”往往来自于厂商的宣传和包装。

    以上问题的根本,是IT系统建设的ROI(Return Of Investment)。对于ROI的关注,促使用户必须摆脱对技术细节和具体产品的关注,而是将注意力放在业务发展和业务实际需求上,将采购行为从单纯地“技术设备采购”逐渐向“功能服务采购”转变。用户越来越关心“得到什么功能”,“投资是否得到充分利用”;而不是“产品是什么”或“产品的技术构成”。在IT价值链的分工中,用户与供应商在逐渐清晰地明确双方的角色—-用户是IT资源的使用者,供应商是IT资源提供者和服务提供者。这样的趋势,迫使整个IT行业从过去忙于建立隐含厂商技术标准壁垒的传统IT系统模式向新型IT应用方式转变。这种新型IT模式的核心,是在开放标准之上的基础架构资源化、设备资源虚拟化、应用系统独立化、IT技术服务化。美国经济分析家David Moschella在1997年即准确地预言了IT行业在2005年前后从以主机系统、PC、网络为核心的增长方式,转换为以内容为核心的增长模式,这个预言正在不折不扣地变成现实。关心应用、关心内容已成为IT使用者的关注焦点,而不是IT系统本身。从世界范围内,我们也可以观察到,越来越多的软件企业正在走向互联网服务、开放源代码。硬件产品正汇聚成为有限的标准,快速走向融合。这充分昭示了未来五年IT行业发生的重大变革,IT产品形态、使用方式和运营管理都将随之发生重大变化,我们将其称之为“IT新时代”。

    华为3Com洞悉世界范围内兴起的IT新时代技术整合浪潮。SOA、网格技术、效用计算、OnDemand等新兴技术和观念,正在深刻地改变着今日IT世界的格局。传统的计算、网络、存储格局,正在打破领域间的壁垒走向融合。这种融合的目标是真正为用户提供资源化、开放标准化、服务化的新型IT应用模式,帮助用户摆脱IT技术的困扰,更多地将注意力关注到业务的运营与增长,从IT投资中得到可持续的回报增长。IP技术作为全球公认的技术最成熟、应用最广泛、发展最迅速、功能最丰富的IT第一标准技术体系,围绕IP进行IT基础架构的整合和重构充分体现了这种必然的融合趋势。

二、存储的历程

    信息或数据在IT系统中,总是必然处于“计算”、“存储”、“传输”三个状态之一。这三个方面也正好对应于整个IT技术的三个基础架构单元—-计算、存储和网络。

    传统上,主机系统既负责数据的计算,也在通过文件系统、数据库系统等手段对数据进行逻辑和物理层面的管理。然而,由于历史发展的原因,主流操作系统多达近十种(Windows/Linux/FreeBSD/SCO UNIX/AIX/Solaris/HP-UX/IRIX)、文件系统格式也同样令人眼花缭乱(FAT/NTFS/EXT2/EXT3/JFS/UFS/VxFS/HFS等等)。各种标准和各种版本拥挤在用户的系统环境中,使数据被分割成杂乱分散的“数据孤岛” (data island),无法在系统间自由流动,自然也就谈不上设备的充分利用和资源共享。

    有鉴于此,从90年代后期,人们开始寻找存储网络化和智能化的方法,希望通过提高存储自身的数据管理能力,独立于主机系统之外,以网络方式连接主机和存储系统,以设备资源透明的方式为计算提供数据服务。从而,将数据管理的职能,从标准混乱、应用负荷沉重的主机中分离出来。从1997年FC协议的标准公布开始,以SAN(存储域网)的建设为代表,IT行业开始了计算与存储分离的探索。

    在这个探索的过程中,人们发现,数据管理的内涵远远超出原先的预想。在完成了简单的RAID管理、存储硬件设备管理的功能后,数据快照、远程复制、NAS文件共享服务、法规遵从等各种数据应用需求应运而生,极大地丰富了数据管理的手段和方法。存储,也从此摆脱了简单的设备角色,获得了以提供数据管理为目的的独立系统地位。因此,存储的本质,是为IT系统提供数据管理服务。在整个IT系统中,存储扮演基础架构的角色。

    在计算与存储分离的实践中,人们逐渐发现,性能、容量这些比较明显易见的存储系统要求,并不是对一个独立存储系统的全部要求,甚至不是主要要求。要达到存储系统独立的数据管理目标,对存储系统的特性有如下几个方面的要求,按照重要性排列分别是:

    1、可靠性 Availability

    数据集中到存储系统中,必然对系统设备的可靠性提出更高的要求。同时需要建立数据备份、容灾系统进行配合,提高数据安全性。

    2、可扩展性 Scalability

    网络时代业务发展的不确定性和数据的高速膨胀,对独立于计算系统之外的存储系统,必然提出高可扩展性的要求。这种扩展性并非是简单的容量扩展,同时还必须包括数据处理能力、数据交换带宽和数据管理功能的扩展。

    3、兼容性 Compatibility

    虽然存储系统已分离于计算系统之外,但今天主机系统对数据的使用方式,仍旧以文件系统、数据库系统为主要手段。存储系统要适应各种主机系统的数据I/O要求,就必须能够兼容各种操作系统、文件系统、数据库系统等各种传统数据管理手段。

    4、可管理性 Management

    支持各种主流的管理协议和管理架构,能够与网络、计算等各种设备统一管理和集中管理,能够在各种复杂的环境中实现方便统一的设备和数据管理功能。

    5、性能 Performance

    能够根据不同应用类型要求,提供带宽、IOPS(IO Per Second,每秒IO操作数)、OPS(Operations Per Second,每秒并发操作数)、ORT(Overall Response Time,总响应时间)等不同指标侧重点的性能服务。高端系统还应能够对系统性能进行动态的扩展和调整。

    6、功能 Function

    各种数据迁移、数据分发、数据版本管理、数据复制、在线扩容等数据管理功能。

    在过去8年以FC协议为主的SAN存储系统建设中,人们逐渐发现FC协议虽然基本解决了传输速度和扩大容量的问题,却难以完全承担起存储系统独立化的重任,表现在以下几个方面:

    1、FC协议发展时间短,投入研究和开发的厂商很少。大部分巨型厂商如IBM、HP、Intel、微软等重要力量均未投入FC的研发和协议推进,仅仅停留在被动使用的角色。这使得FC协议发展缓慢,价格昂贵。在过去8年中,真正商用化的FC协议,仅仅从1GB发展到了4GB,远远落后于IT其他领域(计算、网络)的发展速度。而单位价格却远远高于行业平均水平(FC每端口价格在5000人民币以上,而千兆以太网每端口价格仅在600元左右!)。成本高昂,使得存储产品厂商不得不采用性能功能配置不合理、较差的体系结构来设计产品。典型的就是目前中端产品普遍使用的“双控制器环路结构”。

    2、由于参与核心技术开发的厂商少,使FC协议的完善大大滞后于市场需要。到今天为止,主要的3、4家FC交换机的供应商,仍然无法将各自的FC交换机互联,更不用说级联、堆叠这样的复杂应用。FC的主机通道卡(HBA)、FC交换机、FC存储设备分属不同阵营,加上不同的主机操作系统差异。使FC SAN的建立过程充满了标准冲突,绝大多数部署和管理过FC-SAN的用户都深切体会到FC-SAN的复杂、难以管理和兼容性差。因此,FC SAN无论从设备成本和管理成本上,还是从技术支撑能力看,都很难真正构建起一个支撑整个计算环境的数据平台。

    3、FC协议的设计,是以局域环境SAN为假想使用场景。协议大幅度删减了传输管理、堆叠扩展、传输安全控制、路由、远程传输等网络协议的必须内容,以获得单方面的性能提高。1Gb的传输能力,在1997年,的确创造了一个高效率传输的榜样。但随着网络应用的突飞猛进,广域环境应用、Internet应用的飞速增长,存储的数据管理从局域环境向广域、跨SAN进化的时候,FC协议暴露出越来越多的缺陷和问题。缺乏行业广泛支持基础的FC,正面临令牌环、ATM等类似协议同样的尴尬处境。

    4、FC行业的封闭性,使得从业厂商很多将产品视为套牢用户数据的圈套。在用户初次采购设备后,将大量的后续数据管理,如扩容、升级、备份、远程容灾等必然陆续出现的需求作为提款机,限制用户只能在本厂商产品范围内选择。

    因此,存储系统独立于计算系统之外的革命,由于FC协议本身缺陷提供的方便之门和从业厂商的利益最大化导向,并没有很好地达到建立SAN系统对数据进行统一管理,提高设备整体使用效益的目的。反而,由于产品在功能、结构、兼容性方面的问题,在原本就复杂的IT系统中引进了标准更加杂乱、厂商标准更加封闭、缺乏一致性的又一个IT单元。

    在存储以SAN的名义独立走上IT舞台的同时,IP和以太网技术在网络领域突飞猛进,在同样1997-2005的8年中,主流商用协议标准从10M发展到了10G,整整提升了1000倍,行业的发展动力和技术标准的成熟性已无可争辩。IP技术已经成为整个IT行业中最成熟、最开放、发展最迅速、成本最低、管理最方便的数据通讯方式。在经历了FC-SAN发展的过渡性尝试后,整个行业开始考虑将FC传输技术替代为更加成熟可靠、成本更低的IP技术,以适应广域网数据应用、大规模服务器数据集中、海量数据存储等应用对新一代存储系统的要求,同时为“随需应变”的IT新时代到来,奠定坚实的开放化标准基础。2003年,以IBM等公司共同发起的iSCSI(Internet SCSI)协议,通过IETF组织的审议,公布为RFC标准。iSCSI协议实际就是将标准的SCSI存储访问指令,打包到TCP/IP中进行传输。


    iSCSI标准一经公布,就以其低成本、高可管理性、天然的跨广域数据传输和管理能力、海量组网能力得到了业界的青睐。微软2003年同年,宣布对iSCSI技术的免费支持,所有驱动内置到Windows操作系统,可免费下载。以Intel为代表的业内十多家重量级硬件公司也纷纷宣布支持iSCSI技术。基于iSCSI协议构建的IP存储,已崭露头角,成为新一代存储系统的标准,成为IT新时代围绕IP技术进行的网络与存储融合的标志性技术。

    由于将SCSI数据传输的基础从封闭昂贵的FC协议转移到IP之上,使存储系统突破了长期困扰的兼容性、成本和管理性桎梏,使存储网格、广域数据传输、大规模服务器数据集中、远程容灾、高性能交换式存储架构等存储技术脱下昂贵的外衣,成为广大行业客户均能轻松获得的最新存储技术。


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