QLC 全閃存將取代混合存儲？

Gartner今年6月發(fā)布的一份企業(yè)存儲的趨勢報告，終于有公司購買了reprint權(quán)限，大家有福了，又可以學(xué)習(xí)了。

老規(guī)矩，僅僅分享報告不是我的風(fēng)格，我還是簡單解讀一下。

受云啟發(fā)的運(yùn)營模式、先進(jìn)的閃存技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)安全和數(shù)據(jù)洞察是 2023 年企業(yè)存儲的頂級趨勢。

我今天就重點解讀一下閃存相關(guān)的趨勢，因為我剛剛參加美國FMS閃存峰會回來。

閃存技術(shù)的進(jìn)步——包括使用基于 QLC 的閃存、基于 TCP/IP 的 NVMe 和具有板載計算功能的專用NVMe 驅(qū)動器——正在將閃存的適用性擴(kuò)展到極限性能和成本敏感的用例。

共同趨勢：QLC 全閃存將取代混合存儲

戰(zhàn)略假設(shè)：到2027年，企業(yè)將在25%的固態(tài)硬盤閃存介質(zhì)中使用QLC，而2022年底僅為5%。

說明：基于四級單元（QLC）的存儲陣列采用軟件支持的ASIC或FPGA邏輯（以克服生命周期限制、提高耐用性和性能），目前已部署用于通用塊存儲用例。它們還被部署在備份和災(zāi)難恢復(fù)用例中，在這些用例中，取代 TLC 介質(zhì)設(shè)備陣列的性能并不那么重要。在分析、備份和災(zāi)難恢復(fù)等文件和對象使用案例中，基于 QLC 的存儲陣列越來越多地被用來替代 HDD 磁盤陣列?；?QLC 的陣列在密度極高的多字節(jié)使用案例中越來越受歡迎。

為何趨勢化：為了利用低成本閃存介質(zhì)的優(yōu)勢來滿足更廣泛的應(yīng)用需求，存儲廠商正在使用軟件和定制邏輯來克服 QLC 介質(zhì)的限制。QLC 與基于三層單元 (TLC) 陣列的成本Δ優(yōu)勢，加上更高的耐用性和性能，為企業(yè)帶來了足夠的長期效益（例如，在勒索軟件事件恢復(fù)時快速恢復(fù)備份數(shù)據(jù)）。

影響：由于非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的增長推動了對更高密度固態(tài)硬盤驅(qū)動器的需求，配備 QLC 的陣列有可能取代越來越多基于 TLC 的閃存陣列和混合 HDD 陣列。對傳統(tǒng)混合 HDD 陣列成本的凈影響是市場份額下降，而非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的增長正在加速。這種影響將降低通用塊存儲陣列的平均銷售價格，同時提高對象存儲陣列的平均銷售價格。

行動：

客戶應(yīng)根據(jù)用例和工作負(fù)載需求重新評估其應(yīng)用基礎(chǔ)架構(gòu)環(huán)境，并確定使用基于 QLC 的存儲相對于混合 HDD 和基于 TLC 的存儲在價格和性能方面的整體優(yōu)勢。?

瓜哥點評

QLC在很多場景下，取代HDD確實已經(jīng)是趨勢。Pure Storage、Dell、NetAPP的主流NAS產(chǎn)品全部都支持QLC SSD了。但是，要完全取代HDD還是不現(xiàn)實。具體的分析，大家等著看我寫的美國閃存峰會參會總結(jié)。

塊存儲趨勢：通過 Fabric 實現(xiàn) NVMe

戰(zhàn)略假設(shè)：到2027年，25%的企業(yè)組織將部署NVMe-oF作為存儲網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，而2023年中期這一比例還不到10%。

說明：NVMe-oF一種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，它利用了 NVMe 外設(shè)組件互連快線（PCIe）設(shè)備的并行訪問和低延遲特性。NVMe-oF 通過隧道將 NVMe 命令傳輸?shù)竭h(yuǎn)程子系統(tǒng)。該規(guī)范定義了一個協(xié)議接口，旨在與高性能結(jié)構(gòu)技術(shù)配合使用，包括通過光纖通道、InfiniBand 或以太網(wǎng)與 RoCE v2、iWARP 或 TCP 進(jìn)行遠(yuǎn)程目錄內(nèi)存訪問 (RDMA)。這樣就能為存儲系統(tǒng)提供前端接口，擴(kuò)展到大量 NVMe 設(shè)備，并延長數(shù)據(jù)中心內(nèi)支持 NVMe 子系統(tǒng)的訪問距離。NVMe-oF 可顯著改善數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)延遲。

為何成為趨勢：NVMe-oF 產(chǎn)品可滿足結(jié)合 NVMe 驅(qū)動器對低延遲應(yīng)用要求至關(guān)重要的用例。雖然需要對基礎(chǔ)架構(gòu)進(jìn)行更改和升級，但這些技術(shù)所能帶來的明顯優(yōu)勢正吸引著高性能需求，以及可利用底層網(wǎng)絡(luò)功能與 NVMe 閃存介質(zhì)相結(jié)合的可擴(kuò)展架構(gòu)的使用。NVMe-oF 協(xié)議提供的架構(gòu)可擴(kuò)展和增強(qiáng)分布式分解平臺中的存儲功能。

影響：NVMe-oF 協(xié)議加快了下一代存儲架構(gòu)的采用，如獨(dú)立擴(kuò)展容量和計算的分解存儲-計算、軟件定義存儲的使用以及超融合和可組合基礎(chǔ)架構(gòu)。在 NVMe-oF 選項中，NVMe-TCP 的優(yōu)勢最大，因為在企業(yè)內(nèi)部，以太網(wǎng)的成本和簡便性可以滿足 iSCSI 和低于 16Gbps的低端光纖通道 SAN 的帶寬要求。此外，NVMe-oF 還可通過高可用性功能擴(kuò)展到高容量水平，并可從中央位置進(jìn)行管理，為數(shù)十個計算客戶提供服務(wù)。

行動：確定哪些工作負(fù)載需要基于 NVMe 和 NVMe-oF 解決方案的可擴(kuò)展性和性能來證明這種部署的溢價成本是合理的。將其用于高性能應(yīng)用，如人工智能/移動計算、高性能計算、內(nèi)存數(shù)據(jù)庫、事務(wù)處理或替代可使用托管 STaaS 的 iSCSI 環(huán)境。確定潛在的存儲平臺、網(wǎng)絡(luò)接口控制器、主機(jī)總線適配器和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)供應(yīng)商，以驗證是否進(jìn)行了互操作性測試，以及是否提供了參考資料。

瓜哥點評

Gartner還是最看好NVMe/TCP。但NVMe/FC是否還需要支持？NVMe/IB是否在英偉達(dá)生態(tài)更受歡迎？NMVe/RoCE是否性能更好？不管如何，NVMe-oF肯定是方向，相信國內(nèi)很多廠商，包括SDS廠商都會推出端到端的NVMe-oF產(chǎn)品。但到底選哪些技術(shù)，確實需要仔細(xì)考慮，既要考慮技術(shù)本身，可能還有信創(chuàng)的角度。更多的分析，請大家關(guān)注我后面的美國閃存峰會參會總結(jié)。

塊存儲趨勢：專用NVMe 固態(tài)硬盤

戰(zhàn)略假設(shè): 到2026年，專用NVMe固態(tài)硬盤將取代30%以上的內(nèi)部部署容量，而2023年中期這一比例還不到5%。

說明：Captive NVMe SSD（專用NVMe SSD) 硬盤集成了處理器內(nèi)核，大幅提高了板載計算能力，可在硬盤級別處理 I/O 功能。Captive NVMe 驅(qū)動器正逐漸取代標(biāo)準(zhǔn)固態(tài)硬盤驅(qū)動器，成為為客戶提供存儲系統(tǒng)級功能的一種方式，從而在廣泛的存儲系統(tǒng)優(yōu)勢范圍內(nèi)提高應(yīng)用能力。Captive NVMe SSD 硬盤供應(yīng)商從 NAND 開始設(shè)計和構(gòu)建存儲陣列，并通過軟件來優(yōu)化存儲環(huán)境。Captive NVMe SSD 硬盤的主要功能是卸載存儲控制器 CPU 的輸入/輸出 (I/O)。

為何成為趨勢：存儲越來越被視為解決和啟用關(guān)鍵存儲系統(tǒng)功能的戰(zhàn)略杠桿。Captive NVMe 硬盤利用供應(yīng)商采購和集成計算與分析功能的能力，提高了在許多關(guān)鍵運(yùn)行因素中優(yōu)化硬盤所需的相對智能。未來的增強(qiáng)功能將大幅降低硬件管理和支持成本，并通過結(jié)合硬盤智能使用高級 AIOps 功能來增強(qiáng)數(shù)據(jù)管理。Captive NVMe 硬盤為更高效、可擴(kuò)展的存儲系統(tǒng)架構(gòu)（如軟件定義的分解存儲-計算）鋪平了道路，從而促進(jìn)了 NVMe-TCP 的采用。

影響：使用專用 NVMe SSD 驅(qū)動器可帶來無數(shù)潛在的有利優(yōu)勢，包括增強(qiáng)存儲操作和節(jié)約成本，以及更具網(wǎng)絡(luò)彈性和智能的數(shù)據(jù)存儲服務(wù)環(huán)境。供應(yīng)商自帶 NVMe 硬盤的方法需要大量昂貴的內(nèi)部工程和采購專業(yè)知識，必須在整個產(chǎn)品組合中加以利用。要想與垂直整合的 NAND/SSD 供應(yīng)商進(jìn)行有效競爭，就必須戰(zhàn)略性地獲得下一代 NAND 技術(shù)和足夠的規(guī)模。自有 NVMe SSD 驅(qū)動器的缺點包括與單一來源供應(yīng)相關(guān)的風(fēng)險增加，包括供應(yīng)發(fā)生變化時存儲系統(tǒng)層面的可用性和轉(zhuǎn)換成本。

專用 NVMe SSD 硬盤采用特殊邏輯和復(fù)雜的 AI/ML 算法，具有以下優(yōu)勢：

使用 QLC 等低損耗 NAND 閃存的成本優(yōu)勢

固態(tài)硬盤密度高于標(biāo)準(zhǔn)固態(tài)硬盤

額外的計算能力，提供更強(qiáng)的固態(tài)硬盤功能和性能

高效壓縮和重復(fù)數(shù)據(jù)刪除等計算能力

細(xì)粒度閃存管理，通過有限的超額配置提高耐用性和彈性

更高效、更靈活的橫向擴(kuò)展塊存儲架構(gòu)

先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)彈性功能，如介質(zhì)級過濾、搜索和掃描

實時統(tǒng)計硬盤本身存儲數(shù)據(jù)的熵變化（提高安全性

改進(jìn)的 NVMe 應(yīng)用感知端到端安全功能

改進(jìn)電力使用以抵消二氧化碳排放，以及智能電力和冷卻功能

行動：

客戶應(yīng)評估自帶 NVMe 硬盤在存儲系統(tǒng)中扮演的角色，并確定這些優(yōu)勢對整個供應(yīng)商選擇過程是否至關(guān)重要。

采取積極主動的方法，評估各供應(yīng)商如何滿足戰(zhàn)術(shù)和戰(zhàn)略 NVMe SSD 要求，以及這些供應(yīng)商的戰(zhàn)略如何應(yīng)對未來的存儲系統(tǒng)趨勢。

對那些可能對關(guān)鍵應(yīng)用基礎(chǔ)設(shè)施需求的采購和持續(xù)供應(yīng)要求產(chǎn)生負(fù)面影響的風(fēng)險和依賴性因素進(jìn)行詳細(xì)的盡職調(diào)查。

詢問專屬 NVMe SSD 供應(yīng)商是否對路線圖和強(qiáng)大的采購團(tuán)隊有多年的看法和承諾。

瓜哥點評

目前，存儲廠商采用自研SSD的主要有Pure Storage、IBM和華為。確實，專用SSD可以實現(xiàn)盤控聯(lián)動，把陣列的很多工作卸載到SSD處理，這樣效率更高。但是，一般的SDS理念的廠商，不太愿意采用專用的硬件，采用通用SSD也可以非常成功的，如Vast DATA。

編輯：黃飛