软件定义存储和分布式存储

谈谈软件定义存储

在存储行业，最近出现了很多新的想法，包括“软件定义的存储”、“服务器SAN”及其“云存储”。很多定义让大家都很茫然，很迷茫。到底什么是软件定义的存储？什么是服务器SAN？什么是云存储？事实上，许多存储制造商并没有一个非常好的定义，也没有一致和明确的字段定义。很多来自销售市场和新闻媒体的说法，都是宏观经济的说法。在这样一个定义满天飞的时代，不仅客户感到迷茫，专业技术人员也看不清未来的技术导向。让我们从专业的角度来谈谈软件定义存储，看清软件定义存储的真实面貌。

随着计算机的发展，软件定义已经不是什么新鲜事，“软件定义一切”早已成为口头禅。说到软件定义xxx，我接触软件定义仪器很久了，在这个行业工作了很久。软件定义仪器的本质是利用计算机开发数据处理方法，在仪器中发挥关键作用。传统仪器通常使用特殊的硬件来发挥关键作用。所以在开发一个仪器的情况下，关键要看这个特殊硬件的开发。然后把这个特殊的硬件组装成一个仪器和机器，加上一个特殊的手机软件，最终制作出一个仪器。但是，软件定义仪器的概念已经将仪器和机器分为通用控制模块和电子计算机。总控模块包括各种数据采集控制模块、数据信号产生控制模块、开关电源、驱动控制模块等。该控制模块是通用的，可以按照PXI和其他仪表系统总线互连，产生一套硬件机。在此通用控制模块的基础上，关键数据处理方法优化算法完全在电子计算机及其板载FPGA上运行。对于仪器和机器来说，硬件控制模块是通用的，不同的仪器有不同的手机软件。这就是软件定义的仪器，也叫虚拟仪器。从此我们可以看到，软件定义的仪器是基于通用的硬件控制模块，不同的手机软件功能来完成不同的仪器和机器。英国的NI(中国仪器)一直在推广软件定义仪器。但在很多人眼里，这种软件定义的仪器通常会被改造成电子计算机仪器。人们认为，在仪器中安装电子计算机后，这种仪器将成为软件定义的仪器。在不了解软件定义仪器核心内容的情况下，人们通常会感叹“虚拟仪器”真的好“虚拟”。事实上，软件定义仪器的概念是检测和精密测量领域的一大发展。它注重信号分析在仪器行业的关键影响，把硬件抽象变成几个通用的控制模块。传统的只靠硬件提高精度的方法，现在可以通过强大的数据信号分析来完成。而且在通用硬件基础上快速搭建仪器系统软件是软件定义仪器的优势。

软件定义存储的概念与软件定义工具的概念非常相似。软件定义存储侧重于在通用服务器服务平台上，基于不同的手机软件构建不同的存储设备。这里的一个关键词是万能服务器。在传统存储设备中，存储厂商会开发自己的存储硬件。由于硬盘的IO性能很低，存储厂商必须开发自己的面向IO的存储硬件。比如在存储服务器中，需要扩展很多SATA/SAS插座，扩展硬件RAID的作用；如果是高性能存储设备，还需要扩展控制板中间的专用网线端口；因为存储是IO密集型应用，所以可以选择低端存储甚至测量性能差的CPU进行设计。存储是一种追求完美和高可靠性的应用。因此，传统存储通常追求完美的硬件设计方案的可靠性和稳定性，通过提高硬件的可靠性来达到可靠存储的目的。在这种传统存储的观念下，存储的设计方案分为两大方案:存储硬件和存储软件。即使存储硬件与通用服务器相似，也必须进行独特的定制。

软件定义存储的概念是从存储设计方案中完全摒弃订购硬件的整个流程。存储是通用服务器上的一套手机软件，这是软件定义存储定义背后的含义。从技术角度来说，在通用服务器上存储和传统的存储设计方法一样吗？为什么两年前软件定义的存储没有出来？为什么软件定义的存储直到今天还不能完全实施？

回答这个问题其实并不太难。关键原因取决于通用服务器性能的发展趋势、网络技术的发展趋势以及移动存储设备本身的发展趋势和发展，这些都推动了软件定义存储的落地。如今，一台普通服务器最多可以安装1TB的运行内存；CPU；至少10个PCIe3通道；；互联网层面，板载两个10Gbps以太网接口，8G/16GbpsFC卡也很受欢迎。在IO层面，闪存芯片在性能和体积上都有了很大的进步。如果通用服务器、互联网、IO都达不到今天的水平，软件定义存储就很难实现。试想一下，在两年前，如果要达到10000IOPS的性能，就要按照高并发硬盘的方法来实现这种总体目标。为了更好地使大量硬盘高并发，我们不得不拥有大量的SAS/SATA插座。因此，我们不得不定制电脑主板来考虑这种设计方案。现在一个SSD盘就可以实现这个总体目标。因此，软件定义的存储有其技术支持。随着计算机水平的发展趋势，软件定义存储可以开花结果。

从技术角度看，“手机软件”在软件定义存储和传统存储上有哪些区别？传统存储中的硬件负责部分可靠性指标。按照一般的服务器存储，没有专门的硬件护航，所以手机软件一定要有更强的容错能力。因此，在软件定义存储执行的整个过程中，设计人员假设运行的硬件服务平台是不稳定和不可靠的。在这个不稳定、不可靠的硬件服务平台上，呈现出可靠的数据存储和可靠的网络服务，因此所有系统软件的架构都必须经历一次重大变革。因此，分布式系统的体系结构通常用于软件定义存储。按照分布式系统的方法，提高所有系统软件的容错能力，最大限度地减少通用硬件引入的不稳定因素。最近，我们看到许多传统存储制造商竞相发布自己的软件定义存储解决方案。本质上，这个计划就是将他们的手机软件独立打包进行营销，并立即在通用服务器服务平台上运营，冠名赞助“软件定义存储”。这种手机软件和传统方式存储的手机软件没有本质区别。但要明白，当时这类手机软件的设计是基于“专用硬件/服务平台”的假设。一旦我们摆脱了这种专用硬件，如何合理的保证所有系统软件的可信度？所以这种抢的“软件定义存储”并不是这个行业最好的商品，而是一种作弊的方式。这和把硬盘换成SSD后自称是全闪存芯片阵列是一回事。一般来说，真正的软件定义存储产品必须根据通用服务器的特点来设计。一般采用分布式架构，使用综合闪存芯片和硬盘进行分级存储。按照手机软件的方法，不仅能做到最好的性能，更大的体积，还能做到最便宜的价格。

从销售市场来看，软件定义存储是一个很大的自主创新。传统存储展示的是专业设备，最多是和大中型服务器厂商合作，整合存储和服务器，推广it系统软件解决方案。一些名不副实的服务器厂商和很多OEM厂商根本进不了存储行业，没有机会和存储厂商合作互利共赢。随着数据时代的到来，这类厂商会寻找一条选择存储和销售市场的道路，软件定义存储就呈现了这样一个机会。软件定义存储的特点是在通用服务器的服务平台上构建存储，因此无论是大中型服务器厂商还是OEM厂商都有机会将自己的机器设备集成到分布式存储中。毫无疑问，这给了很多硬件设备厂商一针强心剂，因此，从这个角度来说，软件定义存储不红才怪。软件定义存储整合了服务器厂商、互联网厂商、存储软件厂商，相互之间构建存储生态链。所以是商品和运营模式上的一次伟大的自主创新。

从客户的角度来看，软件定义的存储确实节省了真金白银，而且经济高效。软件定义存储选用通用服务器服务平台，通用服务平台价格低于专用服务平台。无论是在可扩展性层面，还是在商品可选面上，都有更高的协调能力和室内空空间，自然会降低所有分布式存储的成本，进而让客户盈利。

由此可见，软件定义存储不是一个定义，也不是天上飘的云空，而是一种实际上已经开花结果的创新商品。无论是从技术、商品、销售市场还是客户的角度来看，软件定义存储都是一项伟大的自主创新。但是，做好软件定义存储并不是那么简单的事情。它与传统的存储软件在技术上有很大的不同，所以我们必须更加重视系统软件的容错性。将传统存储的手机软件独立打包销售，并不是一个简单的办法。我相信软件定义存储是发展的方向，希望有系统的软件定义存储厂商出来推动中国存储领域的发展趋势。