探索数据管理的未来（NetApp远景系列之一）

    代表存储解决方案发展的 NetApp 模型具有两种成分，反映存储基础设施以及建立在基础设施之上的存储和数据管理功能。存储基础设施革新以图形表示，由该模型的“存储技术普及”成分中的波形表示。添加到存储基础设施中的功能以该模型的“存储和数据管理”成分中的堆栈表示。

    存储技术普及

    首先讨论存储基础设施革新。存储体系结构的进步是为了突破现有技术限制和难题而取得的。图 1 表示市场普及周期：从网络计算早期的直连存储 (DAS)，到如今的网络存储，再到多年以后将成为现实的存储网格和全球存储网络。如图 1 所示，我们现在处于直连存储时代的末期和网络存储时代的快速增长时期。为了准确地评估我们如今所处的时期以及即将进入的时期，我们需要考虑波形下面的面积，而不是曲线本身上的点。虽然我们似乎很快就会到达曲线顶点，我们仍需要经过很大一个面积才能到达，并且在到达之后，我们还需要更多革新，但是呈下降趋势。这样看来，我们仍需要大量网络存储革新。

图 1 存储和技术普及模型

    直连存储

    直到二十世纪九十年代早期，直连存储（其中各个磁盘直接连接到各个服务器）才成为主存储模型。尽管存在缺点，DAS 目前仍在广泛使用。虽然磁盘本身并不贵，但是直连存储的关联成本（许可服务器连接和管理）与更新的存储技术相比相对较高。管理直连存储和满足不断变化的应用需求在 DAS 环境中特别困难，原因是 DAS 只能逐个磁盘或逐个服务器进行管理。增加的管理成本是与低利用率关联的成本。我们采访了全球许多存储管理员，他们认为 DAS 环境的典型利用率只有 35%。幸好当数据隔离、低效利用、复杂管理、更高成本和有限可扩展性的烦恼让人无法忍受时，网络存储可以减少这些烦恼。

    网络存储

    网络存储（存储革新的第二个波形）是为了突破直连存储限制而发展起来的。网络存储的常见实现方式是存储区域网络、iSCSI 和网络附带存储 (NAS)。

    网络存储将存储磁盘整合到可以由不限数量的服务器通过标准网络协议进行访问的存储池中。最大的整合存储系统可包含可以作为单个实体集中管理的一千多个磁盘。

    1992 年，Network Appliance 首创网络存储专件设备 — 一种连接到网络的专门文件服务器。如今网络存储市场大约是 DAS 市场大小的两倍，并且尚未到达顶峰。由于处于普及周期的早期，网络存储系统仍存在革新潜力。未来网络存储革新将集中在两个方面：提高存储系统的效率和性能以及提高负责存储和数据管理人员的效率。

    但是，网络存储系统的当前限制是网络存储系统只能扩展到一定程度。单个磁盘系统不能扩展到足以满足一个组织的所有数据存储需求（无论它包含几百还是几千个驱动器）。

    扩展体系结构的另一个限制是扩展会导致对单个系统的依赖性更大并增加系统故障的后果。单个系统不可能 100% 可用，并且努力追求 100% 可用性的结果是需要很昂贵的体系结构。

    存储网格

    下面我们讨论下一个大发展：基于扩展体系结构的存储网格。扩展体系结构不是将磁盘整合到更大的单个框架中，而是将多个存储系统整合到一个可以作为单个实体进行访问的共享存储池中。

    扩展体系结构已经成为其他计算领域的必然趋势。例如，分布式 IP 数据网络在许多年以前取代集中式大型机 SNA 网络。低成本服务器的群集和网格不断证明在商务应用程序共享方面比大型 SMP 系统更经济。甚至微处理器本身已经从更高时钟速度的扩展模型发展到多核心的扩展模型。

    扩展体系结构将使虚拟化技术获得新应用，可能使数据中心执行商务的方式发生革命性变化，从而大大提高效率。

    我们相信扩展模型对存储技术的持续发展至关重要，因为该模型将实现很高的操作效率。最后，进一步实现异构虚拟化和自动化所需的存储和数据管理标准将来自扩展系统的发展。

    由于扩展体系结构将实现的诸多利益，许多供应商将提供存储和数据管理扩展技术。我们预计不同供应商的网格将只在有限程度上实现互操作，每个供应商的大多数复杂功能只能在他们自己的网格中使用。数据岛将成为巨大的、真正的数据孤岛。为实现所有数据孤岛之间的可靠互操作性，我们需要讨论下一个发展阶段。

    全球存储网络

    模型的最后的一个波形表示全球存储网络。在这个发展阶段中，存储的主要特性是通用标准使所有供应商的产品无缝地配合使用并实现自动化。通过自动化，当前加重 IT 预算负担的所有数据管理任务都将不需要。整个存储网络作为单个实体进行管理。这是数据理想境界。

    不幸的是，这个发展阶段不会很快到来，因为它取决于业界对目前并不存在的通用存储和数据管理标准的接受程度。导致这些标准出现的数据管理模型尚未开发。我们相信扩展体系结构的开发是全球存储网络重要的第一步。

    此模型中的所有波形表示长期缓慢的过渡。我们当前处于网络存储呈上升趋势的位置，我们刚刚看到新的扩展技术。考虑到业界从网络存储开始到目前阶段所用的时间（大约 25 年），我们预计全球存储网络在很多年之后才会成为革新焦点。

    存储和数据管理

    图 2 中表示的存储和数据管理解决方案发展模型可以看作一个连续统一体：一个功能层次结构，最低级别为磁盘级和块级存储管理，最高级别为服务器级和应用程序管理。对于如何标记此层次结构中的点，不同的组织具有不同的方案。但是，所有组织都同意，物理存储层在底部出现，商务管理层趋于顶部。

图 2 存储和数据管理解决方案

    三个不同的解决方案领域从下往上随时间发展。首先，层次结构的底层是存储系统本身。此领域的革新是系统供应商的自身责任。

    价值链往上是数据存储和管理解决方案，它们是存储系统供应商提供的附加解决方案。这些解决方案有时称为同类解决方案，因为它们是存储系统供应商提供的功能，仅适用于该供应商的存储系统上的数据。

    在层次结构中沿时间进一步向上移动，我们看到有时称为异构解决方案的解决方案，这些功能解决超出存储系统和存储供应商的附加解决方案功能之外的问题。异构解决方案通常较晚出现，因为依赖只有在技术成熟时才能制定的标准。由于它们以标准为基础，异构解决方案通常适用于多个供应商的存储系统。根据存储革新的每个发展阶段，存储供应商可以通过了解前一阶段产生的需求，更好地预计存储系统的基本需求。以前是附加解决方案的同类解决方案合并到新系统中。新的配备更多功能的基本存储系统变得更复杂。新的存储和管理问题出现时，存储供应商将开发更多解决方案，以满足系统本身无法满足的数据管理需求。在革新的下一个阶段，其中许多功能将成为系统中的标准，周期将继续。

    图 3 说明了这一概念，因为它适用于网络存储的发展。由于转向网络存储，原来用于DAS 堆栈中较高层次以及存储系统之外的功能向下移动到存储系统中。例如，内置RAID 和卷虚拟化在 DAS 领域是附加功能，但是它们成为当前网络存储系统的要求。在 NAS 的情况下，甚至文件系统本身移动到存储系统中。

    随着数据管理功能从应用程序迁移到存储子系统中，存储系统本身的基本功能越来越丰富。因此，随着时间的推移，应用程序的存储管理开销日益减轻。

图 3 DAS 到网络存储

    在新技术的早期阶段，上一代中由异构解决方案提供的顶层功能不能立即可用。最早的附加功能总是来自系统供应商。标准出现常常需要一段时间，然后即可开发新技术的异构层。

    虚拟化的力量

• 扩展Oracle数据库：EMC Clarion CX500：70 分钟
                     采用 FlexVol 技术的 NetApp FAS 3020：30 秒。
• 克隆 LUN：EMC Clarion CX500：65 分钟。
            采用 FlexClone 技术的 NetApp FAS 3020：30 秒。