2015年的存儲(chǔ)市場(chǎng)迎來了戰(zhàn)略性的根基震蕩，可以看到外部共享式磁盤陣列存儲(chǔ)業(yè)務(wù)已經(jīng)在這十二個(gè)月當(dāng)中經(jīng)歷了發(fā)病、確診以及死亡通知。

這是令人困惑的一年，整個(gè)行業(yè)幾乎全方位面臨暴風(fēng)驟雨般的技術(shù)革命。為了弄清楚狀況，我們最好從頭進(jìn)行捋順，首先探討技術(shù)愿景，而后逐步推進(jìn)至原始存儲(chǔ)介質(zhì)、存儲(chǔ)系統(tǒng)（陣列）、大數(shù)據(jù)等實(shí)際應(yīng)用以及最后的議題——存儲(chǔ)方案供應(yīng)商。

在今天的文章中，我們將著眼于技術(shù)愿景與大踏步的存儲(chǔ)介質(zhì)發(fā)展層面。而在本系列文章的第二部分中，我們將一同了解2015年年內(nèi)那些與存儲(chǔ)相關(guān)的系統(tǒng)、應(yīng)用與供應(yīng)商動(dòng)向。

2015年當(dāng)中出現(xiàn)了六項(xiàng)將成為行業(yè)未來發(fā)展方向的技術(shù)愿景。

首先，全閃存數(shù)據(jù)中心設(shè)計(jì)思路顯然已經(jīng)由純粹的構(gòu)想轉(zhuǎn)化為了可操作的實(shí)現(xiàn)方案。運(yùn)營(yíng)態(tài)勢(shì)堪憂的Violin Memory在這一領(lǐng)域一馬當(dāng)先，緊隨其后的則是Kaminario與HDS——與之相配合的還有閃存與垃圾回收等技術(shù)概念。

一級(jí)數(shù)據(jù)可被存儲(chǔ)在閃存當(dāng)中，而其余數(shù)據(jù)則由成本更低廉的深層存儲(chǔ)介質(zhì)進(jìn)行承載。當(dāng)這種廉價(jià)深層存儲(chǔ)體系由云環(huán)境充當(dāng)時(shí)，我們將會(huì)迎來自己的全閃存內(nèi)部數(shù)據(jù)中心。具體來講，未來隨著閃存存儲(chǔ)資源在使用成本方面的步步下降，例如3D QLC技術(shù)的出現(xiàn)（即4 bit每單元或者四層存儲(chǔ)單元），加上由云存儲(chǔ)環(huán)境負(fù)責(zé)承載低熱度數(shù)據(jù)，建立全閃存數(shù)據(jù)中心將不再只是美好的愿望。

今年的第二大技術(shù)議題則源自一大基礎(chǔ)理念，即存儲(chǔ)與服務(wù)器之間的距離應(yīng)當(dāng)盡可能緊密。這樣的設(shè)計(jì)思路是為了緩和網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)訪問延遲并解決磁盤驅(qū)動(dòng)器磁頭尋道時(shí)間所帶來的遠(yuǎn)高于閃存存儲(chǔ)方案的數(shù)據(jù)訪問延遲等問題。

服務(wù)器-存儲(chǔ)縮距理念已經(jīng)在虛擬SAN、超融合型基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)備（簡(jiǎn)稱HCIA）以及NVMe架構(gòu)當(dāng)中逐步崛起。

英特爾NVMe SSD

第三項(xiàng)技術(shù)趨勢(shì)在于推動(dòng)存儲(chǔ)機(jī)制融合，并認(rèn)為其應(yīng)當(dāng)在兩大發(fā)展思路當(dāng)中選擇其一：要么將全部資源以虛擬化方式分別整合為單一體系（一級(jí)數(shù)據(jù)）與二級(jí)融合型存儲(chǔ)方案（Cohesity、Rubrik），要么對(duì)所有數(shù)據(jù)復(fù)制操作加以控制（Actifio、Catlogic以及Delphix）。

現(xiàn)有混合云概念已經(jīng)為幾乎全部廠商所采納/支持，其中NetApp幾乎可以算是領(lǐng)軍企業(yè)，而且業(yè)界普遍認(rèn)為內(nèi)部存儲(chǔ)體系應(yīng)當(dāng)與公有云存儲(chǔ)機(jī)制相結(jié)合，但其同時(shí)也強(qiáng)調(diào)稱內(nèi)部存儲(chǔ)仍然必不可少、至關(guān)重要以及不可淘汰等等。

VMware公司的VVOL理念亦在行業(yè)當(dāng)中得到了廣泛支持，當(dāng)然除了微軟公司，不過目前真正加以應(yīng)用的企業(yè)客戶還非常有限。

OpenStack也擁有非常成功的發(fā)展態(tài)勢(shì)，且各項(xiàng)活動(dòng)與廠商支持皆進(jìn)行得有聲有色，不過其與VVOL面臨著同樣的問題，即只有極少數(shù)客戶愿意親自嘗試。而OpenStack社區(qū)則顯得非常樂觀，他們認(rèn)為其廣泛普及將成為意料中事。

這就是我們整理出的六大存儲(chǔ)行業(yè)發(fā)展愿景。而在接下來的內(nèi)容中，我們將一同了解作為行業(yè)立足根基的存儲(chǔ)介質(zhì)又出現(xiàn)了哪些變化。

閃存最初亮相之時(shí)采用2 bit每單元MLC形式，并快速成為行業(yè)中的執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)——無論是具體匹配2.5英寸磁盤接口還是PCIe閃存卡接口。不過值得一提的是，PCIe總線擁有遠(yuǎn)低于SATA SAS SSD產(chǎn)品的訪問延遲水平。

TLC（即3 bit每單元或者三層單元）閃存已經(jīng)開始起步，但其使用壽命無法與制程在20納米以下的標(biāo)準(zhǔn)2D或者說平面閃存單元相抗衡。三星公司已經(jīng)發(fā)布了3D TLC閃存方案，這類多層式閃存芯片最初采用24層結(jié)構(gòu)、而后提升至32層，且可使用精密程度較低的制程工藝——具體為30到40納米區(qū)間。如此一來，其不僅能夠有效提高閃存芯片容量，同時(shí)亦可改善使用壽命表現(xiàn)。戴爾、惠普、Kaminario以及其它眾多廠商都開始利用3D閃存芯片提升存儲(chǔ)容量并降低每GB使用成本。

英特爾/美光以及SanDisk/東芝也各自擁有或者即將推出3D閃存芯片，而且各廠商也將就此終止利用1萬5千轉(zhuǎn)高速磁盤驅(qū)動(dòng)器承載一級(jí)數(shù)據(jù)的作法，甚至可能考慮利用3D閃存取代現(xiàn)有1萬轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器。

東芝p-BICS 3D NAND原理示意圖

三星公司開發(fā)出的48層3D技術(shù)即將亮相，而且目前已經(jīng)有采用其3D閃存芯片的所謂16 TB SSD產(chǎn)品放出展示（實(shí)際存儲(chǔ)空間為15 TB），這已經(jīng)在容量上顯著超越當(dāng)前磁盤驅(qū)動(dòng)器的容量上限——10 TB。

英特爾與美光雙方都在大力鼓吹非易失性內(nèi)存方案，并表示實(shí)際3D XPoint產(chǎn)品有望在明年下半年與廣大用戶見面。這是一類非易失性——而非閃存——存儲(chǔ)技術(shù)，屬于基于相變?cè)O(shè)計(jì)思路的內(nèi)存產(chǎn)品。其能夠在特定條件下發(fā)生性質(zhì)變化，從而通過電阻值浮動(dòng)實(shí)現(xiàn)1與0兩種狀態(tài)。

3D XPoint采用雙層式結(jié)構(gòu)，而且據(jù)稱速度表現(xiàn)可達(dá)現(xiàn)有閃存的1000倍（但仍不及DRAM的速度水平），且使用壽命較閃存亦有同樣比例的提升。XPoint在使用成本方面應(yīng)該低于DRAM，且有可能在服務(wù)器內(nèi)充當(dāng)持久性內(nèi)存層。相關(guān)產(chǎn)品預(yù)計(jì)將在2016年年內(nèi)面世。

SanDisk與三星雙方都表示擁有各自的ReRAM（即電阻式RAM）技術(shù)成果，但項(xiàng)目仍在開發(fā)當(dāng)中。如果不出意外，具體成果也將在2016年年內(nèi)出現(xiàn)。

在軟件方面，面向PCIe閃存卡的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)NVMe驅(qū)動(dòng)器已經(jīng)出現(xiàn)，這意味著硬件開發(fā)人員不再需要自行為產(chǎn)品打造配套的驅(qū)動(dòng)器。NVMe驅(qū)動(dòng)型閃存產(chǎn)品的這波浪潮已經(jīng)開始興起，而且預(yù)計(jì)NVMe將成為真正意義上的標(biāo)準(zhǔn)并像SATA或者SAS介質(zhì)接口那樣得到廣泛應(yīng)用。

無聊的老式磁盤技術(shù)并沒能隨著熱輔助磁記錄（簡(jiǎn)稱HAMR）方案的出現(xiàn)而恢復(fù)生機(jī)。相反，我們迎來了疊瓦式磁記錄（簡(jiǎn)稱SMR）機(jī)制，目前希捷旗下的此類方案Kinetic驅(qū)動(dòng)器已經(jīng)得到業(yè)界肯定，而希捷下一步還將采用由HGST貢獻(xiàn)的氦氣填充外殼技術(shù)。

疊瓦式驅(qū)動(dòng)器將較寬的寫入磁道彼此交錯(cuò)，而較窄的讀取磁道則繼續(xù)保持獨(dú)立，因此其在提升存儲(chǔ)容量的同時(shí)也帶來了新的弊端——對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行寫入時(shí)，需將對(duì)應(yīng)軌道中的全部數(shù)據(jù)進(jìn)行重寫。希捷公司力推疊瓦式技術(shù)，并希望借此對(duì)抗HGST的氦氣填充式驅(qū)動(dòng)器方案。然而HGST亦在積極打造屬于自己的主機(jī)管理型疊玉式驅(qū)動(dòng)器，這意味著采用此類驅(qū)動(dòng)器的服務(wù)器或者陣列必須對(duì)自身系統(tǒng)軟件加以調(diào)整。我們目前還沒有聽說任何采用此類驅(qū)動(dòng)器的成功OEM設(shè)計(jì)案例。

氦氣填充式驅(qū)動(dòng)器技術(shù)在出現(xiàn)之后迅速橫掃了全部已有磁盤方案。氦氣的摩擦系數(shù)低于空氣，因此設(shè)計(jì)人員不必為了降低不同碟片間的摩擦振動(dòng)而加大碟片間距并能夠進(jìn)一步降低碟片厚度，這意味著他們可以在3.5英寸的標(biāo)準(zhǔn)驅(qū)動(dòng)器外殼內(nèi)塞入更多存儲(chǔ)碟片。HGST方面指出，其全部磁盤驅(qū)動(dòng)器都將逐步轉(zhuǎn)向氦氣填充設(shè)計(jì)，而且預(yù)計(jì)在今年年內(nèi)推出10 TB驅(qū)動(dòng)器產(chǎn)品。臺(tái)式PC設(shè)備買家即將迎來極為可觀的磁盤容量提升。

希捷公司隨后宣稱其將在2016年上半年拿出自己的氦氣填充技術(shù)。我們預(yù)計(jì)東芝方面也將緊緊跟上，否則其將被迫放棄自己的磁盤驅(qū)動(dòng)器業(yè)務(wù)。

這是一類面向直連磁盤驅(qū)動(dòng)器的基礎(chǔ)設(shè)施，其內(nèi)置有以太網(wǎng)卡并具備基礎(chǔ)的GET與PUT對(duì)象存儲(chǔ)功能。其設(shè)計(jì)思路在于簡(jiǎn)化整體服務(wù)器內(nèi)應(yīng)用到磁盤驅(qū)動(dòng)器堆棧，具體舉措包括由服務(wù)器系統(tǒng)軟件負(fù)責(zé)直接管理驅(qū)動(dòng)器，從而繞開磁盤陣列控制器文件系統(tǒng)語義以及數(shù)據(jù)塊存儲(chǔ)堆棧組件等可能影響訪問延遲的因素。這類設(shè)計(jì)方案首先出現(xiàn)于希捷公司的Kinetic驅(qū)動(dòng)器當(dāng)中。Scality以及其它存儲(chǔ)軟件開發(fā)商亦陸續(xù)在產(chǎn)品中加入了對(duì)Kinetic驅(qū)動(dòng)器的支持能力。

HGST與東芝公司亦相繼在其產(chǎn)品組合當(dāng)中添加了以太網(wǎng)接入、對(duì)象存儲(chǔ)型磁盤驅(qū)動(dòng)器，并隨后發(fā)布了多個(gè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目。

目前已經(jīng)有三家磁盤驅(qū)動(dòng)器供應(yīng)商以及另外八家IT方案供應(yīng)商加入到Kinetic開放存儲(chǔ)項(xiàng)目（簡(jiǎn)稱KOSP）當(dāng)中，而此項(xiàng)目已經(jīng)成為L(zhǎng)inux基金會(huì)旗下的合作倡議。KOSP意在立足于這些支持以太網(wǎng)功能的存儲(chǔ)設(shè)備之上的開源對(duì)象存儲(chǔ)機(jī)制，這樣的定位自然受到了市場(chǎng)的熱烈歡迎。

可以預(yù)見到，希捷與西部數(shù)據(jù)/HGST也將在自己的陣列產(chǎn)品當(dāng)中增加對(duì)此類驅(qū)動(dòng)器的支持能力，同時(shí)配合各類對(duì)象存儲(chǔ)應(yīng)用方案，包括快速訪問、歸檔以及大規(guī)模數(shù)據(jù)存儲(chǔ)能力。

為了緊跟時(shí)代的發(fā)展腳步，磁帶業(yè)界開發(fā)出了一套15 TB LTO-7格式以取代現(xiàn)有6.25 TB LTO-6格式，且提供面向后者的向下支持。二者皆擁有存儲(chǔ)數(shù)據(jù)壓縮能力。

截至目前，還沒有哪種存儲(chǔ)介質(zhì)能夠在長(zhǎng)期歸檔存儲(chǔ)的成本與可靠性方面同磁帶相比肩，不過藍(lán)光驅(qū)動(dòng)器也擁有著一定程度的利基空間。盡管未來QLC閃存最終出現(xiàn)，其在每GB存儲(chǔ)成本方面仍然不可能在短期內(nèi)與磁帶達(dá)到同一水平。

LTO Ultrium發(fā)展路線圖

在我們看來，未來出現(xiàn)的5400轉(zhuǎn)（或者類似轉(zhuǎn)速水平）高容量疊瓦式與氦氣填充式驅(qū)動(dòng)器有可能侵占磁帶歸檔方案的生存空間并提供更理想的訪問速度——假設(shè)其擁有具備競(jìng)爭(zhēng)力的每GB使用成本。但根據(jù)以上發(fā)展路線圖，我們可以看到LTO-9將成為L(zhǎng)TO-7的換代方案，而其具體參數(shù)令磁帶的生命體征仍然相當(dāng)穩(wěn)定。

在即將過去的2015年中，我們沒有看到混合型磁盤驅(qū)動(dòng)器的大規(guī)模普及——這類產(chǎn)品希望將傳統(tǒng)磁盤與高速閃存相結(jié)合以提供更強(qiáng)的數(shù)據(jù)訪問速度表現(xiàn)。另外，我們也沒有在市面上看到任何利用多讀取/寫入磁頭以縮短數(shù)據(jù)訪問延遲的磁盤產(chǎn)品。

閃存驅(qū)動(dòng)器總體來說已經(jīng)解決了傳統(tǒng)磁盤訪問延遲過高的難題，這意味著混合驅(qū)動(dòng)器的定位變得非常尷尬。

閃存生產(chǎn)能力亦在逐步提升，中國清華紫光集團(tuán)已經(jīng)建立相關(guān)規(guī)劃以開發(fā)自己的代工體系，而英特爾方面亦在中國境內(nèi)打造出半導(dǎo)體代工設(shè)施、旨在于明年生產(chǎn)3D NAND芯片。

整個(gè)磁盤驅(qū)動(dòng)器行業(yè)正專注于對(duì)其驅(qū)動(dòng)器產(chǎn)品進(jìn)行容量?jī)?yōu)化，其中Kinetic類驅(qū)動(dòng)器希望立足于系統(tǒng)堆棧角度降低磁盤歸檔方案的使用成本。氦氣填充式驅(qū)動(dòng)器則能夠顯著提升普通用途驅(qū)動(dòng)器的容量上限，而氦氣填充加疊瓦設(shè)計(jì)的驅(qū)動(dòng)器主要面向高度關(guān)注容量水平的基于文件歸檔訪問市場(chǎng)。

磁帶行業(yè)正積極展示其已經(jīng)成熟且面向長(zhǎng)期使用需求的LTO-7方案，同時(shí)發(fā)布了LTO發(fā)展路線圖。光學(xué)存儲(chǔ)方案目前仍然僅被限制在特定利基應(yīng)用場(chǎng)景當(dāng)中。

隨著3D XPoint的出現(xiàn)，服務(wù)器持久性內(nèi)存開始以新型存儲(chǔ)層的姿態(tài)亮相，而其在2016年當(dāng)中是否能夠得到市場(chǎng)認(rèn)可成為人們普遍關(guān)心的話題。

最后，在內(nèi)存DIMM插槽中使用閃存芯片的閃存DIMM概念正在Diablo Technologies公司及其Memory One技術(shù)項(xiàng)目當(dāng)中持續(xù)發(fā)展，并應(yīng)該會(huì)在三星-Netlist合作關(guān)系的推動(dòng)下進(jìn)一步普及。

2015年以2D MLC閃存作為開端，傳統(tǒng)的磁盤與磁帶則與其共同構(gòu)成三大存儲(chǔ)介質(zhì)實(shí)現(xiàn)途徑。而經(jīng)過了十二個(gè)月的變遷，最終我們迎來了Flash DIMM（以及潛在的XPoint DIMM）、3D XPoint持久內(nèi)存、3D MLC與TLC閃存以及QLC閃存、氦氣填充式磁盤驅(qū)動(dòng)器、以太網(wǎng)對(duì)象驅(qū)動(dòng)器、更多疊瓦式驅(qū)動(dòng)器以及高容量磁帶的全面出爐。

目前熱輔助磁記錄磁盤驅(qū)動(dòng)器技術(shù)仍然尚未正式登場(chǎng)，三星與SanDisk打造的ReRAM技術(shù)也同樣值得期待。

多種存儲(chǔ)介質(zhì)選項(xiàng)將讓存儲(chǔ)堆棧變得愈發(fā)豐富，但這將是我們?cè)诒鞠盗邢乱黄恼轮械挠懻搩?nèi)容了?？偨Y(jié)來講，2015年中的每一個(gè)月都不斷出現(xiàn)革命性的存儲(chǔ)技術(shù)變更，其影響范圍則涵蓋存儲(chǔ)陣列、應(yīng)用以及供應(yīng)商等等。