超融合、軟件定義存儲(chǔ)、分布式存儲(chǔ)以及Server SAN的區(qū)別與聯(lián)系

一時(shí)讓人眼花繚亂的技術(shù)概念

存儲(chǔ)設(shè)備一直作為計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的重要組成部分，過去很長一段時(shí)間，用戶習(xí)慣于使用 SAN 存儲(chǔ)作為保存企業(yè)關(guān)鍵業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的不二選擇?；?SAN 存儲(chǔ)為核心的三層式基礎(chǔ)架構(gòu)（服務(wù)器-存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)-存儲(chǔ)設(shè)備），成為企業(yè)中最常用的基礎(chǔ)架構(gòu)，也稱作傳統(tǒng)架構(gòu)?；ヂ?lián)網(wǎng)的出現(xiàn)，信息量呈現(xiàn)爆炸式增長，人類產(chǎn)生數(shù)據(jù)的速度超越了以往所有時(shí)代的總和，需要存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)量也是急劇地增長。大數(shù)據(jù)，人工智能，物聯(lián)網(wǎng)等新技術(shù)出現(xiàn)，對存儲(chǔ)提出了新的需求。于是市面涌現(xiàn)了一系列的關(guān)于存儲(chǔ)的新的技術(shù)概念和名詞（包括 軟件定義存儲(chǔ)(SDS)、超融合(HCI)、分布式存儲(chǔ)、Server SAN 等等），一時(shí)間沖入用戶的眼簾；面對一些似是而非的定義，各個(gè)廠家天花亂墜的功能描述，相信大家更希望知道到底這些概念背后的本質(zhì)是什么？能解決那些問題？以及是否有合適的應(yīng)用場景？

基于以上的原因，本文將針對上文提到的幾個(gè)概念展開進(jìn)行介紹，幫助大家更好理解這些技術(shù)或者概念，作出適合自身的選擇。

概念解釋

軟件定義存儲(chǔ)(SDS)是什么 

SDS 的全稱是 Software Defined Storage ，字面意思直譯就是軟件定義存儲(chǔ)。關(guān)于 SDS 的定義可以參考全球網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)工業(yè)協(xié)會(huì)（Storage Networking Industry Association，SNIA），SINA 在 2013 正式把 軟件定義存儲(chǔ)(SDS) 列入研究對象。

SINA 對軟件定義存儲(chǔ)(SDS) 的定義是：一種具備服務(wù)管理接口的虛擬化存儲(chǔ)。 SDS 包括存儲(chǔ)池化的功能，并可通過服務(wù)管理接口定義存儲(chǔ)池的數(shù)據(jù)服務(wù)特征。另外 SINA 還提出 軟件定義存儲(chǔ)(SDS) 應(yīng)該具備以下特性：

• 自動(dòng)化程度高 – 通過簡化管理，降低存儲(chǔ)基礎(chǔ)架構(gòu)的運(yùn)維開銷 
• 標(biāo)準(zhǔn)接口 – 支持 API 管理、發(fā)布和運(yùn)維存儲(chǔ)設(shè)備和服務(wù)
• 虛擬化數(shù)據(jù)路徑 – 支持多種標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，允許應(yīng)用通過塊存儲(chǔ)，文件存儲(chǔ)或者對象存儲(chǔ)接口寫入數(shù)據(jù)
• 擴(kuò)展性 – 存儲(chǔ)架構(gòu)具備無縫擴(kuò)展規(guī)模的能力，擴(kuò)展過程不影響可用性以及不會(huì)導(dǎo)致性能下降
• 透明度 – 存儲(chǔ)應(yīng)為用戶提供管理和監(jiān)控存儲(chǔ)的可用資源與開銷

分布式存儲(chǔ)是什么

關(guān)于分布式存儲(chǔ)實(shí)際上并沒有一個(gè)明確的定義，甚至名稱上也沒有一個(gè)統(tǒng)一的說法，大多數(shù)情況下稱作 Distributed Data Store 或者 Distributed Storage System。

其中維基百科中給 Distributed data store 的定義是：分布式存儲(chǔ)是一種計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，它通常以數(shù)據(jù)復(fù)制的方式將信息存儲(chǔ)在多個(gè)節(jié)點(diǎn)中。

在百度百科中給出的定義是：分布式存儲(chǔ)系統(tǒng)，是將數(shù)據(jù)分散存儲(chǔ)在多臺(tái) 獨(dú)立的設(shè)備上。分布式網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)系統(tǒng)采用可擴(kuò)展的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，利用多臺(tái)存儲(chǔ)服務(wù)器分擔(dān)存儲(chǔ)負(fù)荷，利用位置服務(wù)器定位存儲(chǔ)信息，它不但提高了系統(tǒng)的可靠性、可用性和存取效率，還易于擴(kuò)展。

盡管各方對分布式存儲(chǔ)的定義并不完全相同，但有一點(diǎn)是統(tǒng)一的，就是分布式存儲(chǔ)將數(shù)據(jù)分散放置在多個(gè)節(jié)點(diǎn)中，節(jié)點(diǎn)通過網(wǎng)絡(luò)互連提供存儲(chǔ)服務(wù)。這一點(diǎn)與傳統(tǒng)集中式存儲(chǔ)將數(shù)據(jù)集中放置的方式有著明顯的區(qū)分。

Server SAN 是什么

Server SAN 這個(gè)概念，最早是由 WIKIBON （國外一個(gè)著名的存儲(chǔ)咨詢社區(qū)）提出，WIKIBON 對 Server SAN 的定義是：計(jì)算與池化存儲(chǔ)資源的組合，多個(gè)存儲(chǔ)介質(zhì)直接掛載到多臺(tái) 獨(dú)立的服務(wù)器上使用。這些直連的存儲(chǔ)設(shè)備 (DAS) 通過高速網(wǎng)絡(luò)（InfiniBand 或者低延時(shí)以太網(wǎng)）互連，并通過軟件保證存儲(chǔ)的一致性。Server SAN 可使用混合的存儲(chǔ)介質(zhì)，包括機(jī)械硬盤和 SSD 硬盤等。目前市場主流的認(rèn)知還是將Server SAN作為SAN的架構(gòu)，只是存儲(chǔ)不再使用專用硬件和控制器架構(gòu)。但在Wikibon定義的理想情況下，企業(yè)應(yīng)用運(yùn)行在 Server SAN 上，可以實(shí)現(xiàn)高可用，甚至于將超融合產(chǎn)品都?xì)w類為Server SAN，但因?yàn)檫@個(gè)概念在市場上并不普遍，所以不做重點(diǎn)介紹。

超融合是什么

參考維基百科中的超融合定義：

超融合基礎(chǔ)架構(gòu)（hyper-converged infrastructure）是一個(gè)軟件定義的 IT 基礎(chǔ)架構(gòu)，它可虛擬化常見“硬件定義”系統(tǒng)的所有元素。HCI 包含的最小集合是：虛擬化計(jì)算（hypervisor），虛擬存儲(chǔ)（SDS）和虛擬網(wǎng)絡(luò)。HCI 通常運(yùn)行在標(biāo)準(zhǔn)商用服務(wù)器之上。

超融合基礎(chǔ)架構(gòu)（hyper-converged infrastructure）與 融合基礎(chǔ)架構(gòu)（converged infrastructure） 最大的區(qū)別在于，在 HCI 里面，無論是存儲(chǔ)底層抽象還是存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)都是在軟件層面實(shí)現(xiàn)的（或者通過 hypervisor 層面實(shí)現(xiàn)），而不是基于物理硬件實(shí)現(xiàn)的。由于所有軟件定義的元素都圍繞 hypervisor 實(shí)現(xiàn)，因此在超融合基礎(chǔ)架構(gòu)上的所有實(shí)例可以聯(lián)合共享所有受管理的資源。

區(qū)別與聯(lián)系

軟件定義存儲(chǔ)(SDS) 的著重點(diǎn)在于存儲(chǔ)資源虛擬化和軟件定義，首先在形態(tài)上，軟件定義存儲(chǔ)(SDS)區(qū)別于傳統(tǒng)的“硬件定義”存儲(chǔ)，它不依賴專屬的硬件，可以讓存儲(chǔ)軟件運(yùn)行在通用服務(wù)器上，可避免硬件綁定以及有效降低硬件采購成本；擁有標(biāo)準(zhǔn) API 接口和自動(dòng)化工具，有效降低運(yùn)維難度。存儲(chǔ)資源虛擬化，支持多種存儲(chǔ)協(xié)議，可整合企業(yè)存儲(chǔ)資源，提升存儲(chǔ)資源利用率。但從定義上來說，但 軟件定義存儲(chǔ)(SDS) 從部署形式上來看，并不一定是分布式或者是集中式的，也就是說 SDS 不一定是分布式存儲(chǔ)（雖然常見的 軟件定義存儲(chǔ)(SDS) 更多的是分布式的），SDS 存儲(chǔ)內(nèi)部有可能是單機(jī)運(yùn)行的，不通過網(wǎng)絡(luò)分散存放數(shù)據(jù)的，這種形式的軟件定義存儲(chǔ)(SDS) 的擴(kuò)展性就可能有比較大的局限。

分布式存儲(chǔ)，它的最大特點(diǎn)是多節(jié)點(diǎn)部署， 數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)分散放置。分布式存儲(chǔ)的特點(diǎn)是擴(kuò)展性強(qiáng)，通過多節(jié)點(diǎn)平衡負(fù)載，提高存儲(chǔ)系統(tǒng)的可靠性與可用性。與 軟件定義存儲(chǔ)(SDS)相反，分布式存儲(chǔ)不一定是軟件定義的，有可能是綁定硬件的，例如 IBM XIV 存儲(chǔ)，它本質(zhì)上是一個(gè)分布式存儲(chǔ)，但實(shí)際是通過專用硬件進(jìn)行交付的。那么就依然存在硬件綁定，擁有成本較高的問題。

從 Server SAN 的定義來看其存儲(chǔ)部分定義儼然是分布式存儲(chǔ)的定義，但 Server SAN 強(qiáng)調(diào)計(jì)算與存儲(chǔ)的資源組合，也就是說與軟件定義存儲(chǔ)(SDS)和 分布式存儲(chǔ)不一樣的地方，后期的定義已經(jīng)具備了超融合概念的雛形，只是這個(gè)概念并沒有成為主流。

超融合基礎(chǔ)架構(gòu)從定義中明確提出包含軟件定義存儲(chǔ)(SDS)，具備硬件解耦的能力，可運(yùn)行在通用服務(wù)器之上。超融合基礎(chǔ)架構(gòu)與 Server SAN 提倡的理念類似，計(jì)算與存儲(chǔ)融合，通過全分布式的架構(gòu)，有效提升系統(tǒng)可靠性與可用性，并具備易于擴(kuò)展的特性。

SMTX OS 產(chǎn)品架構(gòu)

由于很多讀者對超融合構(gòu)成還比較混淆，以下以 SmartX 的超融合軟件 SMTX OS 為例說明分布式存儲(chǔ)和其他模塊的關(guān)系。

其中分布式塊存儲(chǔ)，SMTX ZBS 是SMTX OS超融合軟件最核心的組件。它采用全分布式架構(gòu)并且是完全符合軟件定義理念的。

SMTX ZBS 分布式存儲(chǔ)架構(gòu)

除此之外，超融合基礎(chǔ)架構(gòu)有更進(jìn)一步的擴(kuò)展，它強(qiáng)調(diào)以虛擬化計(jì)算（hypervisor）為核心，以軟件定義的方式整合包括虛擬化計(jì)算， 軟件定義存儲(chǔ)以及虛擬網(wǎng)絡(luò)資源。從筆者來看超融合基礎(chǔ)架構(gòu)未來的可能性更多，可促進(jìn)計(jì)算，存儲(chǔ)，網(wǎng)絡(luò)，安全，容災(zāi)等等 IT 服務(wù)大融合，降低IT 基礎(chǔ)架構(gòu)的復(fù)雜性，重新塑造”軟件定義的數(shù)據(jù)中心”。

超融合基礎(chǔ)架構(gòu)的技術(shù)核心

超融合基礎(chǔ)架構(gòu)可以說綜合了軟件定義存儲(chǔ)(SDS)，分布式存儲(chǔ)，甚至是 Server SAN 的許多優(yōu)良特性，并且不難看出這些概念中都離不開一個(gè)關(guān)鍵詞——存儲(chǔ)。很明顯，超融合基礎(chǔ)架構(gòu)的技術(shù)核心是存儲(chǔ)，存儲(chǔ)承載用戶數(shù)據(jù)，重要性不言而喻，另外超融合的各種高級功能（HA、在線遷移等等）都極度依賴存儲(chǔ)能力，存儲(chǔ)的擴(kuò)展能力直接限制了超融合產(chǎn)品的擴(kuò)展規(guī)模；存儲(chǔ)的自身的可管理性也制約了平臺(tái)的靈活性；考慮到超融合形態(tài)中，計(jì)算與存儲(chǔ)是同一軟件堆棧運(yùn)行在服務(wù)器中的，它們之間是資源競爭的關(guān)系，因此在保障存儲(chǔ)軟件的穩(wěn)定性和性能前提下，開銷越少越好了。

最后，總結(jié)一下超融合基礎(chǔ)架構(gòu)對存儲(chǔ)的要求，可作為考察超融合中存儲(chǔ)能力的一些參考：

• 軟件定義 – 解除硬件綁定，可通過升級拓展更豐富的功能，自動(dòng)化能力高
• 全分布式架構(gòu) – 擴(kuò)展性好，消除單點(diǎn)故障風(fēng)險(xiǎn)
• 高可靠性 – 智能的故障恢復(fù)功能，豐富的數(shù)據(jù)保護(hù)手段
• 高性能 – 支持多種存儲(chǔ)介質(zhì)，充分挖掘和利用新式硬件的性能
• 高度融合 – 架構(gòu)簡單并易于管理