主閃存市場向下一代架構發展

  • 所有類型和規模的數據中心都將使用AFA作為通用存儲平台。
  • 下一代AFA體系結構需要滿足在雲規模上進行密集工作負載整合的要求。
  • IT組織將需要定義其主要購買標準,並評估最能滿足其需求組合的設計。

隨著信息技術(IT)行業進入雲時代,混合IT在各種規模的組織中成為主要的部署模型,因此,主要的全閃存陣列(AFA)的功能將需要發展以應對雲規模和敏捷性。

下一代AFA(可以稱為雲時代閃存陣列)將最有能力滿足成本效益的要求,將採用閃存驅動而非閃存優化的體系結構,並且將具有NVMe而非SCSI技術為核心他們的設計。

各種類型和規模的數據中心將越來越多地將AFA用作通用存儲平台,並將增加這些系統必須支持的工作負載密度。 一個關鍵的挑戰是,當前的AFA具有基本的瓶頸,既限制了它們的整合和雲規模功能,又隨著未來內存技術的出現而帶來架構風險。

下一代AFA(可以稱為雲時代閃存陣列)將最有成本效益地滿足這些要求,將採用閃存驅動而非閃存優化的架構,並且將NVMe而非SCSI技術作為核心他們的設計。 本技術聚焦探討了不斷發展的主閃存陣列市場,特別著重於下一代閃存驅動的企業存儲架構的外觀。 它還探討了Pure Storage及其FlashArray // X在這一具有戰略意義的重要市場中所扮演的角色。

隨著閃存存儲已滲透到主流計算中,企業不僅可以更好地了解其性能優勢,而且可以更好地了解大規模部署閃存的次要經濟優勢。 這些優點的組合-更低的延遲,更高的吞吐量和帶寬,更高的存儲密度,更低的能耗和占地面積,更高的CPU利用率,對更少服務器的需求及其相關的更低軟件許可成本,更低的管理成本和更高的設備-級別的可靠性—相對於最初為硬盤驅動器(HDD)開發的傳統存儲架構,使用AFA成為經濟上引人注目的選擇。 隨著混合閃存陣列(HFA)和僅HDD陣列的增長率急劇下降,AFA正在經歷當今外部存儲中最高的增長率之一-到26.2年的複合年增長率(CAGR)為2020%。

AFA已經驅動了70%以上的主存儲支出,並且在明年,尚未在生產中使用AFA的那些組織中的76%計劃評估和/或部署AFA。 AFA被廣泛用於主要工作負載的混合整合,其中47%的已部署AFA託管5到9個工作負載,而36%的AFA託管10個或更多工作負載。 隨著組織繼續淘汰老化的存儲設備並將這些工作負載在未來12個月內轉移到AFA,以大規模獲得閃存部署的好處,預計這一數字將急劇增加。

隨著AFA逐漸成為主流的通用企業存儲平台,必須解決幾個挑戰。 較大的SSD有助於提高存儲密度,但相對於較小的設備而言,它們產生的TBPS達到IOPS。 與專門為閃存設計的NVMe之類的接口相比,最初設計用於SAS和SATA等HDD的舊接口相對較慢且效率低下。 依靠內置於單個SSD中的控制器來處理I / O優化和垃圾回收將越來越成為效率的限制,而這種效率可能被設計為使用“閃存作為閃存”而不是“磁盤作為閃存”的系統實現。

滿足在雲規模上進行密集工作負載整合所需的下一代AFA體系結構必須真正設計為具有閃存和其他新興內存技術的高效率,並且通常是為雲時代環境設計的。 從概念上講,這意味著要進行許多重要的更改,尤其是放棄當今駐留在陣列軟件和閃存介質之間的許多傳統HDD技術,以實現更高的效率並從閃存和其他新興內存技術中獲得最大收益。成熟到主流持久存儲狀態。

這種類型的設計不僅是閃存優化的,而且是閃存驅動的,沒有以前基於HDD時代的工件限制了閃存可以實現的目標。 NVMe技術必須是此下一代AFA設計的核心。 它在多個領域提供了顯著的優勢:

  • 性能。 如果沒有基於HDD的SCSI I / O堆棧帶來的額外延遲,系統將能夠進一步提高給定存儲量可以維持的IOPS數量。 由於系統被設計為與“ Flash as Flash”一起工作,因此不需要Flash轉換層。 借助更少的I / O開銷,系統將能夠提供更低的延遲,更高的吞吐量和更高的帶寬,因為可以實現更多的理論上的系統性能最大值。 這種更高的性能需要與利用40/50 / 100GbE和NVMe over Fabric選項的高性能主機連接相平衡,以便應用程序直接獲得高帶寬,低延遲的連接,直到閃存。 這是一個重要的方面,因為它模糊了SAN和DAS之間的區別,使下一代AFA可以提供內部存儲延遲以及共享存儲的可靠性,可管理性,可維護性和效率。
  • 更高的效率。 能夠在系統級別安排I / O優化,垃圾回收以及替換故障閃存單元(具有單個閃存管芯的可見性)的功能將導致更好地利用系統資源,在給定性能水平下降低成本。 在全局級別上管理這些任務消除了與在單個設備級別上管理它們相關的不確定性,並將進一步提高這些系統提供可預測的確定性延遲的能力。 與使用多個設備級池相比,使用一個全局的,過量配置的閃存介質池更有效-另一個因素將通過減少支持任何給定容量所需的過量配置的容量來幫助提高成本效益。耐閃光水平。
  • 提高了可靠性。 I / O優化的全局管理將降低寫入放大率,並以有助於提高整體閃存耐用性的方式更有效地調度寫入。 因為超額配置的容量池是全局管理的,所以任何持久性級別都需要較小的池大小,從系統級別來看,降低了每GB的總體閃存成本。
  • 更低的花費。 綜上所述,所有這些功能意味著從CPU週期和原始閃存容量方面,任何給定的系統資源定義都可以提供更高的性能。 預計到26.0年,閃存介質的成本將以2020%的複合年增長率下降,但是閃存驅動的設計將有助於進一步降低系統級別的閃存性能和容量的已實現成本。

趨勢

自從最初引入以來,我們已經看到AFA從專用的應用程序部署模型轉變為必須支持混合工作負載整合的模型。 下一代AFA會將其提升到性能,可伸縮性和基礎架構密度的新水平。 下一代AFA類的要求包括:

  • 性能和可伸縮性。 這些系統將需要提供輕鬆,無中斷的性能可擴展性,以適應大約數十GB的帶寬,一致的微秒(而不是毫秒)的延遲以及快速的主機連接性,並將容量擴展性擴展到PB(有效容量),這需要採用存儲效率技術考慮在內)。
  • 全面,成熟的企業級數據服務。 這些必須包括在線存儲效率技術,例如壓縮,重複數據消除,精簡配置,模式識別,寫入最小化以及節省空間的快照和復制,這些技術不會影響系統傳遞微秒級延遲和加密的能力。 ,服務質量,密集的多租戶管理功能以及用於遙測的基於雲的預測分析。
  • 閃存驅動的體系結構。 這些系統必須專為閃存和其他新興內存技術而設計,而不受基於HDD的設計的痕跡所施加的任何限制。 這將需要消除所有剩餘的磁盤時代技術-SAS,SATA和SCSI技術,一般的閃存轉換層,SSD(“以磁盤作為閃存”而不是“以閃存作為閃存”)以及設備級垃圾收集,寫入優化和超額配置。 這意味著在閃存介質和陣列軟件層之間不進行任何設計的體系結構,可在系統級別全局管理I / O優化,垃圾收集和過度配置等問題。 NVMe技術應該是它們的核心,並且他們應該採用一種可以適應持久性存儲技術未來發展的架構。
  • 簡單。 鑑於存儲管理任務不斷從專用存儲管理團隊轉移到IT通用人員,系統必須非常易於使用,並具有全面的嚮導,廣泛的自動化功能以及通過文檔化的API與數據中心工作流(包括雲)集成的能力的工作流程)。 系統還應利用基於雲的預測分析來識別和解決過去需要手動干預的大量事件和方案。

考慮純存儲

隨著閃存成本的持續下降以及閃存驅動的新設計有助於擴大AFA相對於基於HDD的設計所具有的引人注目的經濟優勢,AFA的主流採用(首先用於主存儲工作負載,然後最終用於輔助存儲工作負載)將加速發展。

Pure Storage早在2011年就憑藉其FlashArray成為進入AFA領域的首批供應商之一,FlashArray是旨在整合基於塊的工作負載的主要存儲閃存陣列。 Pure Storage在2016年發布了FlashBlade,這是一個大數據閃存陣列,支持基於文件和對象的環境,目標是與大數據分析,雲原生應用程序,數字科學,工程和設計工作負載以及4K / 8K媒體工作流程一起使用。

廣泛的產品組合使Pure Storage能夠現實地交付涵蓋所有類型的工作負載(結構化和非結構化)的全閃存數據中心。 通過發布FlashArray // X,Pure Storage現在推出了針對基於塊的工作負載的下一代AFA,該系統專為向雲時代閃存陣列的行業演進而設計。

與Pure Storage的其他企業級陣列一樣,FlashArray // X包含在Evergreen Storage的訂購範圍內,因此現有的FlashArray // m客戶可以升級到該陣列而無需中斷,遷移數據或購買其現有存儲容量。 它通過該公司基於雲的管理和支持平台Pure1提供基於SaaS的監視和報告。 提供預測分析; 並通過REST API提供靈活的集成和自動化。

FlashArray // X可以進一步發展,並保證消除任何數據減少問題的有效能力,為下一代控制器和介質提供無中斷的升級,並為控制器和閃存介質提供投資保護。 據該公司稱,Evergreen Storage是Pure Storage為其客戶帶來的高水平客戶滿意度的關鍵貢獻者-Pure Storage業務的70%來自回頭客,該公司的淨促銷值(NPS)為83 (範圍為-100到+100)–在企業對企業(B1B)提供商中排名前2%的得分。 NPS是衡量客戶體驗的標準方法,已在220個不同行業中使用,NPS得分越高,意味著客戶越快樂。

面臨的挑戰

隨著這些類型的下一代系統的出現,選擇保留傳統的基於SSD的設計的供應商將繼續競爭。 儘管將“閃存當作閃存”而不是“閃存當作磁盤”的設計的效率優勢似乎是不可否認的,但“足夠好”的概念並不一定意味著最好的技術實現就是勝利。 IT組織將需要定義他們的主要購買標準(高端性能和可伸縮性,基礎架構密度,佔地面積和功耗,可靠性,成本等),並評估哪種設計最能滿足其需求組合。

像純存儲在該領域的兩個條目(FlashBlade和FlashArray // X)這樣的下一代AFA是新的,客戶將需要了解它們在實際使用中的性能以及是否實現了大幅提高效率並降低成本的承諾。 但是,這些新的“ cloudera閃存陣列”似乎確實提供了顯著的效率優勢,這些優勢轉化為比基於SCSI的傳統設計所能提供的更低的成本。

結論

隨著閃存成本的持續下降以及閃存驅動的新設計有助於擴大AFA相對於基於HDD的設計所具有的引人注目的經濟優勢,AFA的主流採用(首先用於主存儲工作負載,然後最終用於輔助存儲工作負載)將加速發展。 設計良好的AFA仍將利用SAS等傳統接口,將在未來一兩年內滿足許多性能要求。 那些旨在最佳定位以應對未來增長的IT組織將希望考慮下一代AFA產品,因為未來不再是閃存優化的體系結構(這意味著必須圍繞HDD設計原則進行優化)—閃存驅動的架構。

IDC相信,2017年我們將開始看到NVMe技術在全閃存,通用企業存儲平台中越來越廣泛地使用。我們已經看到許多供應商都在談論他們如何將其平台“ NVMe就緒”以更好地適應不斷增長的性能要求。

那些最能提供高效,低成本運營的AFA將是採用閃存驅動架構的下一代設計,從而完全擺脫了SCSI技術的局限。 在一定程度上,Pure Storage可以通過FlashArray // X來實現效率更高,性能更高的閃存驅動系統的承諾,該公司擁有巨大的機會,可以利用其過去的成功經驗並進一步擴大市場份額。

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傑克·蘇里

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