IA架构存储会一统数据中心存储江湖么?

随着英特尔至强处理器在存储系统中被广泛采用,IA架构事实上已经成为数据中心存储系统的主流架构,在过去的两年中,存储市场前六大供应商:EMC、IBM、NetApp、HP、日立、戴尔,悉数采用英特尔至强处理器,陆续推出其面向中端及高端市场的存储系统。

而在此前,以28.7%的收入份额在外部磁盘存储系统市场遥遥领先的EMC,已经宣布包括高端、中端及入门级产品线在内的全线产品,已经“彻底IA化”,采用英特尔至强处理器。

那么,这六大供应商到底能够在市场上具有多大影响力呢?据IDC最新的《全球磁盘存储系统季度追踪报告》显示,这六家供应商占据2011年第二季度全球外部磁盘存储系统总收入的82.1%。虽然尚不能等同于市场上超过八成的存储系统已经“IA化”,但这个数字仍然能够显示出英特尔至强处理器借助存储系统供应商的市场份额,所能对存储市场产生的巨大影响力。

而从产品角度来看,RISC架构在服务器领域承受IA架构重压的同时,在存储领域的市场已经被蚕食的所剩无几,少量的高端存储系统由于架构设计和保护用户投资的原因仍然“健在”,但当下市场上主流的中、高端存储系统,已经绝少见到RISC架构的身影。英特尔至强处理器已经早早决定了数据中心未来存储系统的走向,IA架构存储正在从主流走向统一的发展道路上前行。

随着服务器虚拟化、云计算、大数据等概念的普及,新技术、新系统的应用,以及逐步度过金融危机影响之后,企业用户开始放松甚至大幅增长IT预算,存储市场在过去两个季度保持了两位数的增长,而2011年第二季度出货的磁盘存储总容量达到5353 PB,同比增长46.7%。种种迹象都表明,在IA架构处理器的高性能、高集成度及低成本、低功耗等特性的推动下,企业用户对于存储系统的接受度和采购意愿,呈现出愈发向好的趋势。

英特尔至强处理器秉承IA架构一贯的“开放性、标准化、扩展性,以及日益提升的性能,最能代表当前技术方向及满足用户各项多变的需求。”而随着云计算的日益发展,服务器与存储融合的趋势日益显现,IA架构一统数据中心的爆发点也在日益临近。

英特尔至强:提升存储性能简化系统设计

2010年,随着英特尔至强C5500/C3500和至强5600系列处理器的发售,英特尔至强处理器在存储市场的地位陡然提升,而当时也正好恰逢各大存储系统供应商产品的升级换代之年,于是,英特尔至强处理器在存储市场刮起了一阵“IA旋风”。

不仅有EMC全线宣布采用英特尔至强处理器,IBM当年推出的高端NAS产品SONAS、中端存储新贵Storwize V7000以及此前推出的高端存储下一代产品XIV都采用了英特尔至强处理器;HDS则在新一代高端虚拟存储平台VSP中采用英特尔至强四核处理器;在 OEM和RISC架构方面颇有建树的乔鼎资讯(PROMISE Technology),其推出的VTrak Ex30系列企业级存储系统也采用了至强C5500/C3500处理器;NetApp的FAS/V6200系列和FAS/V3200系列则自AMD转投英特尔。惠普今年推出的HP 3PAR P1000存储系统,也部分采用了英特尔至强处理器。

到底是为什么有如此众多的供应商转向英特尔至强处理器,以IA架构替换原有的RISC架构设计?尤其是,这不是一两家供应商的偶尔为之,而是在新的 产品生命周期中,悉数皈依IA架构,由于存储系统的设计时间、复杂度和验证工作远远长过服务器,短则1、2年,长则3、5年的产品更新,意味着IA架构成 为了大家共同认可的潮流趋势。

图释:英特尔至强路线图,可以看到Romeley平台的发展,下一代Ivy Bridge也已经提上议事日程,这个完整的路线图构成了英特尔至强处理器可预见的发展路线,也是对存储系统性能不断提升的保证。

最直观的是大家对英特尔至强处理器“可预见”的性能提升,从Nehalem-EP到专为存储系统设计的C5500/C3500,以及此后推出的 Westmere-EP,英特尔自“Tick-Tock”的架构-制程钟摆模式推出之后从未失效,这也就意味着存储供应商在每代英特尔至强处理器的革新 中,都能够获得至少六成的性能提升——根据针对HPC的SPECfp和LINPACK基准结果,至强5600的性能比至强5500提升了 60%。

随着大数据的时代的到来,大量的非结构化数据和远超过去的结构化数据,让企业用户对系统容量需求的不断增加,PB级别的存储系统已经成为家常便饭, 而与此同时,企业用户对系统性能的提升也不遗余力——SSD固态硬盘的出现更是将磁盘IO提升到了前所未有的速度——更多的容量意味着更多的磁盘需要控 制,而更多的SSD意味着更多的IO和更高的负载能力,这些都需要处理器的性能的不断跃升。

在RISC架构日渐式微,架构封闭、性能提升依靠1、2家供应商的今天,IA架构的英特尔至强处理器拥有“可预见”的性能提升,同时,性能功耗比随着 32纳米制程工艺、第二代High-K金属栅制程以及节能技术的不断发展而逐步降低,都为存储系统带来了“可预见的性能的线性增长和功耗的降低”,从而带动了存储系统的发展。

除此以外,英特尔至强处理器开放、标准化的设计,更加有利于新一代存储系统的设计,不仅通过QPI高速通道连接有效的增强了I/O通道,满足了系统 对更多PCIe通道的需求,也在横向扩展存储系统成为趋势的今天,简化了Scale-Out横向扩展系统的设计难度,提升了群集的性能。

以IBM XIV Storage System Gen3(第三代XIV存储系统)为例,其今年第二季度的升级主要就是在提升性能和吞吐量方面,而手段则非常的简单:更新数据模块的处理器、增加数据模块 的内存——实际上,XIV的每个数据模块就是一台IBM的X86标准服务器——显然,正是IA架构的开放性和标准性,让存储供应商能够简单的通过处理器和 内存的升级,获得更好的性能,其简化设计,降低产品更新换代复杂性的优势显露无疑。

对于用户来说,这也是一个值得期待并应该大力欢迎的趋势,在EMC 2009年推出VMAX时,就有媒体提到,是否未来可以通过升级“节点”的处理器和内存,提升每个节点的性能,虽然大部分供应商仍然从故障率、维护设计以 及厂商利润的角度,暂时不支持用户对处理器/内存模块的换代,但是,从工业标准X86服务器的发展路线图上,我们已经能够看到这一天的到来。

新一代数据中心存储为什么会青睐IA架构?

随着越来越多数据中心面临更新换代,新一代数据中心的变革也在此时来临,新的数据中心需要更加简单的部署、更高的密度和性能、更低的功耗及高度整 合,这是CIO们对新一代数据中心迫切的需求,而英特尔至强处理器在新一代数据中心存储上所能发挥的作用,从即将发布的至强E5处理器上已经能够略窥一 二。

在Tick-Tock发展路线图中,下一代的英特尔至强处理器被称为“Sandy Bridge”,也就是至强E5处理器,而与此配套的,英特尔将发布新一代的Romley平台,它基于英特尔全新的处理器架构,并将在 “Patsburg”平台控制器中枢(PCH)中提供6Gb/s SAS交换功能。

与集成包括RAID加速在内的一系列I/O功能的至强C5500/C3500系列处理器一样,至强E5作为多达八个内核并将可应用在四路系统上的下 一代至强处理器,毫无悬念的集成了RAID功能——更强的处理器性能也就意味着更强的RAID加速能力——而正如上面所透露的,与至强E5配套的代号 Patsberg的PCH,集成了8端口的SAS连接,虽然与目前主流的SAS控制器芯片还有小小的差距,但对于存储OEM和一些推出“存储服务器”的供 应商来说,这一步已经是极大的跃进,而对用户来说,集成度更高、成本更低的RAID SAS系统也即将到来。

图释:SAS接口是新一代数据中心存储的主流接口,英特尔至强处理器不仅提供主流的SAS接口,还将集成RAID加速引擎,更高的集成度是下一代数据中心建设能否成功的关键。

SAS正在取代FC成为未来最有发展的企业存储接口技术,据业界分析公司IDC对全球HDD领域的预计显示:采用SAS接口的磁盘驱动器到2011 年将占全部企业级磁盘驱动器出货量的64%以上。IDC进一步预计:到2014年,采用SAS接口的磁盘驱动器出货量将占所有企业级HDD出货量的 72%。由此可见SAS的前景一片大好。

与其他存储接口相比,SAS低廉的成本能够满足多种不同市场的高标准、多样性的应用需求。而且在可靠性、RAID性能等方面也有了长足的进步,一个 SAS域最多可以直连16384个设备,其点对点的架构使性能随端口数量增加而提高。串行的电缆非常小巧,能够在高密度环境中提供更有效的散热。这些特点才使得SAS迅速替代SCSI成为主流,就像IDC的预测那样,SAS凭借低成本等优势会迅速成为市场的主导。

而将至强E5、RAID加速及SAS连接能力正好到一个统一的平台上,不仅将增强英特尔在存储市场的影响力,对LSI、PMC等供应商形成无形的压力,也将进一步的降低SAS RAID系统的价格,促进其在市场上的发展。

更重要的是,至强E5只是英特尔从Nehalem架构发展而来不断革新的架构中的一个步骤,Sandy Bridge架构及其后不断发展的英特尔至强处理器架构,显然会不断带来性能更好、功耗更低的至强处理器,与处理器核心密切相关的RAID加速引擎性能也会随之不断提升。

而在32纳米之后,英特尔已经宣布突破了22纳米制程,及会采用3-D三栅极晶体管技术,更高的集成度也宣告了如SAS连接能力将显著增强的信号—— 随着X86处理器能力的飞速提升——处理器软RAID方式已经不管是在I/O 性能、CPU负载、成本、可靠性上都有着极大的系统,是的这种RAID方案将成为企业级应用的趋势。毫无疑问,这种趋势也符合云计算对资源集中化、高利用率、低成本的使用需求。

这一切都在预示着RAID、SAS连接甚至是加密、通信等能力融入至强处理器,从而实现更高集成度的信息。更高的集成度显然意味着更好的性能、更低的功耗和更容易接受的价格。拥有着一切的至强E5为新一代数据中心所接受并大受欢迎也就顺理成章了。

IA架构标准化存储加速云计算

随着IA架构在存储行业里的发展,越来越多的存储系统——包括中端、高端以及部分低端甚至是SOHO产品——开始采用以英特尔至强处理器为基础的IA架构,IA架构标准化存储的步伐正在加快。

基于X86架构的惠普BladeSystem Matrix证明了一体化系统的价值;紧随其后的VCE联盟推出的Vblock系统,则进一步证明服务器、存储、网络和虚拟化平台在融合之后,所能带给用 户价值的增值;更为激进的甲骨文则干脆推出了进一步融合数据库平台的数据库机Exadata,种种迹象都表明由于在服务器市场IA架构早已经是主流,这也 就意味着,服务器和存储的融合毫无疑问成为无法阻止的大势所趋。

服务器和存储融合的动力来自于数据中心走向更高密度、更高集成度和更高经济性的要求,从基本的经济学原理和晶体管技术的发展实践来看,更高的集成度 和密度,将显著降低用户成本,提高数据中心的经济性,但在IA架构标准化存储系统及IA架构获得如此大的性能和功耗飞跃之前,受制于计算平台和存储平台的 异构性、技术能力和性能表现,将存储和服务器融合到一体化的系统中反而并不会带来更高性能或更大容量的产品。

随着IA架构性能及功耗表现的不断跃升,磁盘技术的不断发展(2.5寸磁盘容量的上升和SSD固态硬盘带来的高IO能力),在一个系统内实现服务器 和存储系统融合的可能性大大增强——在此之前,如果融合服务器和存储,共用一个系统意味着处理器平台将身兼两职,组成融合系统则意味着所需要的性能和容量 甚至会超过单个机柜——换句话说,如果一个设备或一体化的设备能够完成所交付的业务负载,又何必浪费数据中心的电力、空间和管理资源,部署大量分散、隔离 的服务器和存储系统呢?

在IA架构标准化存储、服务器与存储系统融合的大趋势下,云计算的落地正在被显著加速,我们看到越来越多的面向虚拟化环境、云计算应用的一体化系统 ——如Vblock、惠普CloudSystem和VirtualSystem——都采用IA架构为硬件基础,越来越多的供应商和企业用户认可IA就爱狗标准化存储及其所造就的服务器与存储系统的融合,对云计算极具价值。

图释:基于英特尔至强处理器平台的云存储使用模式,可以看到其扩展能力将显著提高,并带来诸多的扩展特性。

云计算需要高可用性、高可靠性、高经济性和大规模部署的能力,IA架构的服务器通过高性能计算领域的无数次成功实践已经被证明能够满足云计算的需 求,而在存储领域,上文中所谈到的诸多特性,也已经显露出IA架构存储系统在云计算领域的优势——IA架构存储更容易升级和维护,依靠其发展出来的横向扩 展存储系统能够满足超大规模的云计算系统对存储性能和容量同比线性增长的能力。EMC的Atmos基于X86平台构建存储和计算单元,被证明是用于在内容 丰富的、大规模的基础架构和云服务提供商环境中管理信息的优秀平台。

更简单的规模化部署也是云计算所迫切需求的,试想如果将服务器、存储系统、网络设备和虚拟化平台分开、分别部署和配置,其难度、复杂度以及出错的概 率会有多大,只有在IA架构标准化存储的不断发展所催生的服务器与存储系统融合的条件下,才有可能出现融合计算、存储、网络和虚拟化平台一体化的企业应用 系统——将部署四大系统的精力简化为对一体化企业应用系统的整合——融合为对单一系统的部署,加之以英特尔至强处理器为代表的IA架构X86处理器一直以 来秉承开放、标准的系统——打消了用户对厂商锁定的疑虑——云计算系统的部署将变得更加开放、标准和快速。

企业应用系统一体化的时代已经到来,云计算正是这一时代中最重要的业务部署模式,而在这个时代和全新的部署及应用模式的背后,IA架构产生着巨大的 影响力和推动力,IA架构标准化存储拉动的存储系统IA架构普及化只是一个开端,仅仅是这一时代来临的前奏。更多的存储系统将采用IA架构,从而顺应趋 势,满足用户需求,而数据中心内IA架构一统计算和存储的爆发点即将到来——英特尔至强作为IA架构最具发展潜力和最值得期待的明星产品,势必成为这一时 代最为深刻的产品。