高端存储技术演进与趋势

1. 高端存储的技术演进

松耦合架构

早期的高端存储系统大多采用紧耦合的多控制器架构，所有资源如前端接口、后端接口和缓存都集中在同一个机箱内。然而，随着用户对总体拥有成本（TCO）和可扩展性的需求增加，现代高端存储系统普遍转向了松耦合的多控制器架构。在这种架构中，每个引擎都有独立的前端接口、后端接口和缓存资源，通过高速低延迟网络连接，形成统一的高端存储系统。这种架构不仅提高了扩展性，还增强了机房布局的灵活性，并且可以通过共享中端存储的组件来降低成本。

虚拟化

虚拟化是当前存储领域的热点，也是高端存储发展的关键趋势。高端存储的虚拟化主要体现在两个方面：块虚拟化和异构虚拟化。

1. 块虚拟化摒弃了传统的RAID虚拟化方式，将物理硬盘划分为多个小容量逻辑盘，组成资源池，再以这些逻辑盘为单位构建RAID。这种方法不仅提高了管理的便捷性，还能更好地优化存储资源，降低能耗和采购成本。例如，戴尔的Compellent流动数据架构就是一种典型的块级虚拟化技术。

2. 异构虚拟化支持第三方存储阵列的接入，使得客户可以无缝接管原有数据并统一管理，同时享受高端存储的高级数据服务功能，如自动分层和远程复制，从而保护投资并简化管理。

高性能

高性能始终是高端存储的核心追求。技术的进步使现代高端存储系统能够达到百万级IOPS（SPC-1）。为了实现更高的性能目标，高端存储的技术发展趋势包括：

1. PCIe：目前大多数高端存储厂商采用PCIe 2.0进行节点间高速互连，随着PCIe 3.0的成熟，未来将有更多厂商升级到这一标准。

2. 闪存技术：闪存技术近年来发展迅速，高端存储系统从少量采用到大量配置闪存，甚至出现了全闪存阵列。闪存不仅作为缓存扩展，还可以作为Tier 0存储，甚至直接安装在应用服务器上与高端存储配合使用。

3. 高速接口：随着计算虚拟化技术的广泛应用，对存储高速端口的需求日益增加。最新的VMware vSphere 5.5已经支持端到端的16G FC组网，预计高端存储主流厂商将很快支持16G FC接口。

4. QoS：高端存储需要支持大量用户，甚至多租户环境，资源总是有限的。因此，完善的QoS策略是保证关键用户性能的关键。高端存储厂商通常采用缓存分区、I/O优先级、限制IOPS和带宽等方法来确保关键应用的高性能。

高安全性

可靠性是高端存储的核心诉求，用户购买高端存储主要是为了获得安心。在安全技术的发展方面，主流厂商做出了以下努力：

1. DIX（Data Integrity eXtensions）端到端完整性校验：许多主流厂商不仅在高端存储内部采用T10 PI（Protection Information）规范进行数据完整性保护，还进一步加强了端到端的校验机制。

2. 数据加密：高端存储保存的数据通常是企业的核心数据，因此防止数据泄露至关重要。高端存储系统通常支持全盘数据加密功能，确保在硬盘丢失或维护过程中数据的安全。

3. 在线升级：高端存储承载的关键业务要求7*24不间断运行。业务变化快速，用户难以准确预测业务发展，因此高端存储需要支持按需在线升级，包括软件升级和硬件扩展。

4. 高级容灾特性：高端存储需要具备完善的容灾特性，如支持远程复制秒级RPO、三站点容灾甚至四站点容灾等。

智能化

高端存储系统功能复杂，但用户对其了解有限。为了提高用户的使用体验，高端存储厂商在智能化和便捷管理方面不断努力。高端存储的智能化发展趋势包括：

1. 应用智能：高端存储不仅支持虚拟化平台如VMware的VAAI和VASA及Hyper-V的ODX，还应提供API接口与其他应用程序特别是数据库联动。

2. 管理智能：除了支持图形用户界面外，还支持通过移动终端进行管理，并根据运行统计数据提供管理建议。

3. 智能流动：数据应在设备内甚至跨设备智能流动，实现数据的生命周期管理和空间使用效率与性能均衡。

4. 开放接口：高端存储应提供SMI-S管理接口、OpenStack接口等，以便与其他系统对接，迎接软件定义数据中心和云时代。

2. 高端存储面临的挑战

随着闪存技术的成熟，全闪存阵列（All Flash Array，简称AFA）凭借高性能和低功耗等优势，对传统高端存储市场造成了巨大冲击。根据Gartner 2013年的数据显示，全闪存阵列的销售价格区间在200K-300K USD之间，属于高端存储范畴。

全闪存阵列相比传统高端存储具有显著的性价比优势，因此传统存储厂商纷纷通过收购或改造推出自己的全闪存阵列。一些初创公司也开发了适用范围更广的混合阵列，进入高端存储市场。预计未来将是传统高端存储、全闪存阵列和混合阵列相互融合和渗透的过程。传统高端存储将在追求极致可靠性的环境中占有一席之地；全闪存阵列将在追求性能和空间的场合争夺市场份额；混合阵列则在需要平衡性能和容量的场景中更具优势。

随着集群架构的成熟，许多中端存储采用集群技术，进入高端存储市场。中端存储集群由于可以与中端存储共享软硬件平台，成本优势明显。预计许多入门级高端存储市场将被中端存储集群方式抢占，例如戴尔存储SC4000系列就是这一趋势的典型代表，该系列提供了大型企业级存储的高级功能，帮助中型企业更富竞争力。

3. 高端存储的应用趋势

根据Gartner 2013年的数据显示，高端存储主要应用于UNIX环境和Windows+Linux环境。其中，45%的高端存储用于承载企业关键业务，这些业务通常部署在UNIX环境下，既可是物理服务器，也可是硬件厂商提供的虚拟化环境；另外36%的高端存储用于Windows或Linux环境，这些环境一般采用X86架构，并使用VMware或Hyper-V虚拟化技术，是典型的云计算场景。预计随着云计算的普及，越来越多的企业将关键应用迁移到云环境，高端存储在Windows和Linux环境中的应用将逐渐增多，市场份额也将逐步扩大。

总之，高端存储技术持续发展，传统高端存储厂商不断投入研发新一代产品，新兴厂商通过学习模仿进入市场，或通过全闪存阵列、混合阵列和阵列集群抢占市场份额。未来高端存储与非高端存储的技术界限将越来越模糊。在应用方面，高端存储将继续在关键应用中保持重要地位，并在云计算和虚拟化等场景中发挥独特价值，成为云数据中心集中存储的重要选择。