存储国产化的思考与实践

2017/11/27 16:57 赛迪网

　　方敏，同有科技研发中心研发总经理。加入同有前，曾任IBM资深存储软件架构师，有丰富的存储系统设计和开发经验，尤其是在分布式，虚拟化，分层，缓存技术等方面有多年的耕耘。

　　随着信息安全的国家战略逐步落地，存储“国产化”成为了国内存储厂商一致追求的目标。存储国产化的首要是自主可控，可靠可信。这意味着国产存储厂商们需要依靠自身研发设计，全面掌握存储系统的核心技术，实现存储系统从硬件到软件的自主研发、生产、升级、维护的全程可控，打造一个安全可信，可靠的数据存储平台。换言之，国产存储厂商需要有自己的存储介质、芯片、操作系统、存储管理系统等一系列国产化产品。

　　但存储国产化绝不是闭门造车，其目的是要让中国的存储产品能够走向世界舞台，使其具有世界竞争力。这需要国产存储厂商能够准确把握存储发展的技术趋势和市场趋势，实现弯道超车，进行跨越式发展。而新技术的变革，为中国的存储软硬件国产化发展带来了新的机遇，让弯道超车成为可能。

　　谈及存储发展的技术趋势，从存储介质和设备层面的角度，NVMe SSD逐渐成为技术的主流。过去一年中，NVMe SSD产品增长了46%。主流全闪存阵列开始向NVMe SSD转变，服务器厂商也加快了对NVMe SSD的支持。G2M指出2016年9家服务器公司推出的共23个产品系列中，有39个版本支持U.2接口的NVMe SSD。而2017年，则有27个服务器产品系列支持U.2接口的NVMe SSD。预计2019年底，50%的企业级SSD将采用U.2接口，即SATA/SAS、M.2和PCIe板卡的SSD将共分剩下50%的市场(NVMeSSD过去一年里产品种类增长46%)。其次，StorageClass Memory也将成为存储发展的技术趋势。其可能比闪存更具颠覆性，并会改变存储和应用程序架构——SCM可以在字节或块级别进行寻址，并且是持久性的，可以想象，应用程序可能会选择通过内存映射直接访问SCM，这导致内存和存储之间的界限越来越模糊。未来，元数据管理、缓存、文件系统等各个方面均会有新的变革。

　　站在存储系统的角度来看，软件定义存储将会呈现快速的增长。根据IDC预测，2017年到2021年期间，全球软件定义存储市场的复合年增长率将达到13.5%，至2021年的收入将接近162亿美元。而NVMeoF会是其重要的推动力。因为通信开销的降低，将会很直接的提升系统的性能，使得通过scaleout的方式获取scale up的性能成为可能。人工智能的发展引发人们越来越多的思考——如何通过工作负载分析更好地进行资源调度和预测，这体现了如何对存储进行智能的管理，减少运维的开销;如何对日志的分析，更加快速地帮助系统管理员诊断问题，给出解决方案;如何对元数据进行分析，实现存储系统的分层存储，提供性价比高的存储方案等等。

　　所以，从硬件到软件，存储处于一个变革的窗口。存储国产化发展也将迎来一个新的机遇。 “NVMe SSD/SCM”、“分布式”和“智能化”成为存储国产化发展的关键词。而这一切导向的结果就是--智能的分布式闪存系统。目前来看，分布式闪存系统会表现为二种主要结构：

　　基于共享存储构建的分布式闪存：

　　其结构特点为存储和服务器使用NVMe协议，通过高速以太网进行互联。其优点在于：

　　1) 存储和服务器可以单独扩展

　　2) 存储管理软件开发时可以认为存储端有数据保护，减少存储管理软件因为数据一致性问题而增加的日志开销

　　3) 存储单控失效后，不需要做数据恢复，系统性能相对稳定。

　　第二种结构则是基于服务器构建的分布式闪存结构。其结构特点为服务器直接连接NVMe的盘，使用NVMe协议，通过高速以太网互联。

　　新介质，新结构，新契机，中国现在国产化的生态圈是否有能力实现跨越式发展呢?从存储国产化目前的生态圈就可以得出答案。

　　存储介质方面，目前紫光在开荒闪存颗粒，长江存储的势头也不可逆转，大量量产应该会在2020年实现。CPU方面，国内现在主要有三家厂商：申威，龙芯和飞腾。以飞腾举例，基于国防科大积累的芯片技术，现在ARM圈内，飞腾已经做到了世界领先。 2014年10月飞腾成功流片了FT-1500A/16的CPU，经过三年的发展，现在已经稳定。今年3月飞腾又成功流片了64个core的FT-2000+。

　　在存储管理系统方面，同有坚持走自主可控的研制之路。同有科技于2012年10月成立全国产事业部，历时1年完成存储平台，开发首款统一存储产品;2014年7月通过多家国产操作系统和数据库兼容认证并启动双控存储开发项目;2015年4月参与南风工程并中标多个试点项目;2016年7月国产自主可控存储投入实际使用，全国产存储支持闪存加速特性，提升性能;2017年与国内闪存企业展开深度合作，启动全闪存国产自主可控存储产品的研发。