“軟件定義”是IT世界最熱的詞之一，從軟件定義網(wǎng)絡(luò)(SDN)、軟件定義存儲(chǔ)(SDS)、軟件定義數(shù)據(jù)中心(SDDC)，再到軟件定義一切(SDE)。SDS是軟件定義中相對(duì)比較具體，比較容易落地的概念，但是業(yè)界對(duì)SDS解讀和定義非常多，讓人無(wú)所適從。SDS到底是什么?我們?cè)撊绾卫斫馄浔举|(zhì)?技術(shù)發(fā)展到什么階段，行業(yè)對(duì)SDS的態(tài)度和看法?我們存在哪些問(wèn)題和挑戰(zhàn)，要不要向SDS轉(zhuǎn)型?如果轉(zhuǎn)型，我們準(zhǔn)備好了么，該怎么擁抱SDS，讓IT平滑過(guò)渡?

面對(duì)一系列問(wèn)題，試著從What、Where、Why、How四個(gè)方面，梳理SDS的脈絡(luò)，找出其內(nèi)涵和本質(zhì)，借助第三方數(shù)據(jù)判斷其發(fā)展階段，分析自身存儲(chǔ)的問(wèn)題和面臨的挑戰(zhàn)。最后結(jié)合云的大趨勢(shì)，介紹統(tǒng)一管理面雙模數(shù)據(jù)面的雙模存儲(chǔ)架構(gòu)如何將SDS落地實(shí)現(xiàn)，傳統(tǒng)企業(yè)存儲(chǔ)和SDS在數(shù)據(jù)中心應(yīng)用場(chǎng)景，存儲(chǔ)服務(wù)該怎么設(shè)計(jì)，業(yè)務(wù)需求如何轉(zhuǎn)換為存儲(chǔ)需求。

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What

SDS是什么?

IDC、Gartner、SNIA等第三方機(jī)構(gòu)都對(duì)SDS進(jìn)行了定義和說(shuō)明，還有很多出版發(fā)行的書(shū)籍也對(duì)SDS有一些理解，各方的視角不同、方法不同、觀點(diǎn)不同，但相同的是SDS核心概念和分類(lèi)。

提到SDS不得不說(shuō)軟件定義其它概念SDE (Software Defined Everything)、SDI(Software Defined Infrastructure)、SDDC(Software Defined Datacenter)、SDN(Software Defined Network)等，軟件定義的本質(zhì)對(duì)現(xiàn)實(shí)世界的抽象建模和算法，以SDDC為例，其主要特點(diǎn)有虛擬化(標(biāo)準(zhǔn)化、易擴(kuò)展的共享資源池)、可編程(API可編程設(shè)備、計(jì)算存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)軟件控制器)、抽象化(分層抽象建模，應(yīng)用與基礎(chǔ)專(zhuān)業(yè)之間，基礎(chǔ)專(zhuān)業(yè)相互之間并行解耦運(yùn)維)、服務(wù)化(服務(wù)化封裝交付，動(dòng)態(tài)分配綁定、自動(dòng)化編排調(diào)度)、分布式(大規(guī)模分布式計(jì)算、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)集群擁有獨(dú)立分離的管理控制軟件)。SDS是SDDC的組成部分，包含了幾乎所有SDDC特性，比如共享資源池、抽象建模、可編程、分布式和服務(wù)化。

SDS的核心概念比較多，IDC和Gartner對(duì)其進(jìn)行分類(lèi)。IDC將SDS分為SDSControllerSoftware和ServerBaseStorage，Gartner將SDS分為ManagementSDS和Infrastructure SDS，兩種分類(lèi)方法通俗的講是管理面SDS和數(shù)據(jù)面SDS。OpenStack的Cinder屬于典型的管理面SDS，CEPH則屬于典型的數(shù)據(jù)面SDS。

Where

SDS當(dāng)前處于什么發(fā)展階段?

大家都在熱談SDS，一大批產(chǎn)品出現(xiàn)，大批客戶或在研究或已經(jīng)使用，那么SDS目前處于什么發(fā)展階段呢?從存儲(chǔ)技術(shù)的HypeCycle 2016和2017對(duì)比看，ManagementSDS還處于萌芽期，發(fā)展速度很慢，2017從High降低到Moderate，說(shuō)明發(fā)展態(tài)勢(shì)并不太好。InfrastructureSDS即將渡過(guò)“熱情高漲”時(shí)期，說(shuō)明已經(jīng)有大量的技術(shù)前沿客戶部署，同時(shí)Open-SourceStorage與InfrastructureSDS趨勢(shì)趨同，略有延后。SDS熱度的“熱源”，就是來(lái)自InfrastructureSDS和Open-SourceStorage。

Why

驅(qū)動(dòng)力

在云的大趨勢(shì)下，傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心遇到很多問(wèn)題和挑戰(zhàn)，這些問(wèn)題和挑戰(zhàn)是SDS重要的驅(qū)動(dòng)力。

一、傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心往往是面向設(shè)備和技術(shù)，而不是面向服務(wù)，與云的服務(wù)化、自動(dòng)化思路不符

• 用戶申請(qǐng)存儲(chǔ)資源的場(chǎng)景PK：

傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心DBA與存儲(chǔ)管理員的對(duì)話：

DBA：“我需要5塊VMAX的LUN，每塊100GB，用在AIX環(huán)境，性能越快越好，最好是雙活的，……”。

存儲(chǔ)管理員：“VMAX沒(méi)有資源了，VSP行不行”

DBA：“VSP怎么樣，比VMAX快不快”

存儲(chǔ)管理員：“兩個(gè)產(chǎn)品性能指標(biāo)相差不大”

DBA：“以前都是VMAX，VSP到底行不行”

存儲(chǔ)管理員：“……”

軟件定義數(shù)據(jù)中心DBA與存儲(chǔ)管理員對(duì)話：

DBA：“我需要1TB SAN存儲(chǔ)用于聯(lián)機(jī)交易數(shù)據(jù)庫(kù)，響應(yīng)時(shí)間要求<3ms，IOPS不低于5000”。

存儲(chǔ)管理員：“好嘞，”

存儲(chǔ)資源管理方式PK：

傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心：“我有2臺(tái)DS8800，2臺(tái)VMAX，1臺(tái)SVC”

軟件定義數(shù)據(jù)中心：“我有1個(gè)資源池，可用性：園區(qū)雙活99.999%，性能：<3ms，功能：Thin，分層，復(fù)制”

二、傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心運(yùn)維存在效率低和風(fēng)險(xiǎn)大的問(wèn)題

人工操作導(dǎo)致效率低下。存儲(chǔ)管理員從收到請(qǐng)求、準(zhǔn)備變更、審批變更、實(shí)施變更，至少一周以上，無(wú)法滿足業(yè)務(wù)快速部署要求，與云的按需供應(yīng)相去甚遠(yuǎn)。

存儲(chǔ)的標(biāo)準(zhǔn)化程度低導(dǎo)致運(yùn)維復(fù)雜。一個(gè)數(shù)據(jù)中心可能有N個(gè)品牌、N個(gè)型號(hào)、N個(gè)規(guī)格、N人N種操作方法。

復(fù)雜環(huán)境的人工操作是產(chǎn)生事故的主要原因。復(fù)雜環(huán)境下，人工操作很難執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)化操作，變更失誤的可能性大幅提高。人執(zhí)行操作，無(wú)論怎么控制都無(wú)法根本上杜絕誤操作。

三、傳統(tǒng)存儲(chǔ)的縱向擴(kuò)容方式越來(lái)越不能適應(yīng)云環(huán)境

在一個(gè)傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心，SAN存儲(chǔ)資源不夠，會(huì)考慮新購(gòu)一臺(tái)或者在原有設(shè)備上擴(kuò)容，兩種方式都存在一些弊端。新購(gòu)一臺(tái)，意味著擴(kuò)容步長(zhǎng)就是一臺(tái)存儲(chǔ)的容量，對(duì)于大型數(shù)據(jù)中心尚可，對(duì)于中小型數(shù)據(jù)中心，一次擴(kuò)容相當(dāng)于1-2的需求，擴(kuò)容的資源面臨長(zhǎng)時(shí)間閑置。在原有設(shè)備上擴(kuò)容，則意味著要接受比原有設(shè)備更高的價(jià)格，擴(kuò)容還會(huì)收到容量上限約束。因此，縱向擴(kuò)容的技術(shù)限制，導(dǎo)致容量規(guī)模受限，擴(kuò)容方式成本高，擴(kuò)容周期不靈活等等局限性。

四、SDS成為解除“廠商綁定”的重要技術(shù)

被廠商綁定是數(shù)據(jù)中心普遍存在的現(xiàn)象，這里說(shuō)的綁定不完全代表“貶義”，是相對(duì)于自主可控而言的。如果技術(shù)實(shí)力足夠強(qiáng)，可以自主可控，減少?gòu)S商綁定，如果技術(shù)實(shí)力不夠強(qiáng)，或者重心不在存儲(chǔ)技術(shù)，也可以選擇“被綁定”。

自主可控的程度大致可以分為集中情況：SAN或NAS，軟件和硬件都需要依賴廠商;商用的分布式存儲(chǔ)軟件(比如VSAN、Nutanix)，則只需要依賴軟件廠商，硬件采用標(biāo)準(zhǔn)、通用的X86服務(wù)器;開(kāi)源的分布式存儲(chǔ)軟件(比如CEPH)，則安全自主，不依賴軟件和硬件廠商。

SDS，特別是開(kāi)源的SDS成為自主可控，不再被廠商綁定的一種可選的技術(shù)路線，逐漸成為一種趨勢(shì)。

五、云的大趨勢(shì)驅(qū)動(dòng)SDS發(fā)展

公有云服務(wù)商AWS、阿里云、騰訊云等，互聯(lián)網(wǎng)公司Facebook、新浪等幾乎全部采用自主研發(fā)的分布式存儲(chǔ)，從SDS定義來(lái)看，公有云的分布式存儲(chǔ)也屬于SDS一種，公有云的SDS已經(jīng)成為一種趨勢(shì)，勢(shì)不可擋。

開(kāi)源SDS的興起，CEPH是InfrastructureSDS的代表，Openstack Cinder、Manila是ManagementSDS的代表。Openstack與CEPH已經(jīng)成為一種標(biāo)準(zhǔn)組合，正在各個(gè)行業(yè)應(yīng)用，需要密切關(guān)注。

How

順勢(shì)而為

一、 趨勢(shì)分析

正如HypeCycle報(bào)告中預(yù)測(cè)，ManagementSDS還處于萌芽期，InfrastructureSDS剛剛渡過(guò)高漲期，接下來(lái)還需要一定時(shí)間的冷靜期，預(yù)計(jì)5-10年大規(guī)模應(yīng)用。

不過(guò)我認(rèn)為Gartner有點(diǎn)保守，在云的大趨勢(shì)下，Infrastructure SDS在3年內(nèi)估計(jì)就會(huì)普及，需要密切關(guān)注，提前使用或者儲(chǔ)備基礎(chǔ)。Server SAN是ManagementSDS的主要實(shí)例化形態(tài)，今后將逐漸取代傳統(tǒng)存儲(chǔ)，詳細(xì)內(nèi)容可以參考Wikibon分析報(bào)告

ManagementSDS產(chǎn)品Openstack的Cinder、Swift、Manila發(fā)展最好，但是受Openstack整體影響較大，Openstack屬于另一個(gè)話題，不在本文討論。無(wú)論ManagementSDS今后怎么發(fā)展，其抽象建模、自動(dòng)自助、可編程、服務(wù)化的核心本質(zhì)不變，現(xiàn)在就需要加大投入。

SDS的應(yīng)用場(chǎng)景很多，在企業(yè)環(huán)境，SDS主要應(yīng)用在VM環(huán)境，數(shù)據(jù)庫(kù)場(chǎng)景應(yīng)用還較少;互聯(lián)網(wǎng)公司SDS主要應(yīng)用在VM、圖片、視頻、郵件等環(huán)境;商業(yè)軟件占主導(dǎo)地位，開(kāi)源逐漸成熟。

二、 統(tǒng)一管理面雙模數(shù)據(jù)面策略

InfrastructureSDS是未來(lái)趨勢(shì)，但是傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心的關(guān)鍵應(yīng)用仍然依賴IOE的E，預(yù)計(jì)未來(lái)一段時(shí)間將維持兩者共存的局面，即雙模數(shù)據(jù)面。面對(duì)雙模數(shù)據(jù)面，ManagementSDS可以對(duì)兩個(gè)平面統(tǒng)一抽象建模、統(tǒng)一編程、統(tǒng)一資源池管理、統(tǒng)一服務(wù)接口，形成統(tǒng)一的管理面。

技術(shù)視角：傳統(tǒng)企業(yè)存儲(chǔ)與分布式軟件定義存儲(chǔ)共存，標(biāo)準(zhǔn)化配置和參數(shù)

服務(wù)視角：統(tǒng)一的存儲(chǔ)服務(wù)設(shè)計(jì)，按需自助服務(wù)、敏捷彈性交付存儲(chǔ)服務(wù)

運(yùn)維視角：統(tǒng)一的運(yùn)維體系設(shè)計(jì)，存儲(chǔ)資源池化、標(biāo)準(zhǔn)化的分層模型

三、 統(tǒng)一管理面雙模數(shù)據(jù)面架構(gòu)

虛擬機(jī)、數(shù)據(jù)庫(kù)和文件是三種主要的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)形式，各有各的特點(diǎn)，對(duì)存儲(chǔ)的需求各不相同，在統(tǒng)一管理面雙模數(shù)據(jù)面架構(gòu)中的關(guān)系如下圖所示。

虛擬機(jī)構(gòu)建在虛擬化平臺(tái)之上(主流的KVM、VMware等)，主要運(yùn)行應(yīng)用的Web和AP，當(dāng)前階段大多數(shù)企業(yè)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)應(yīng)用的集群化，具備橫向擴(kuò)容能力和容錯(cuò)能力。因此虛擬機(jī)環(huán)境更適合運(yùn)行在SDS環(huán)境，利用SDS的分布式能力，更好的配合應(yīng)用集群橫向擴(kuò)展。虛擬化環(huán)境采用SDS已被很多企業(yè)采用，正成為一種趨勢(shì)。

SDS的出現(xiàn)，數(shù)據(jù)庫(kù)的存儲(chǔ)有了更多的選擇，隨著SDS在可用性、性能、成本的優(yōu)勢(shì)不斷增強(qiáng)，非核心業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)庫(kù)會(huì)率先向SDS遷移。

SDS最初的應(yīng)用場(chǎng)景是分布式文件系統(tǒng)和對(duì)象存儲(chǔ)，也是SDS最成熟的場(chǎng)景，AWS的S3，百度云盤(pán)、微盤(pán)等都是基于對(duì)象存儲(chǔ)實(shí)現(xiàn)。除了互聯(lián)網(wǎng)、公有云之外，企業(yè)中也在廣泛應(yīng)用對(duì)象存儲(chǔ)，但是由于數(shù)據(jù)中心原有應(yīng)用一般采用文件訪問(wèn)接口，無(wú)法平滑移植到對(duì)象存儲(chǔ)，NAS存儲(chǔ)在一段時(shí)間內(nèi)也會(huì)存在。

無(wú)論哪種應(yīng)用、哪種存儲(chǔ)形式，都可以基于統(tǒng)一的管理平面進(jìn)行抽象建模、編排調(diào)度、自動(dòng)化和資源池管理。管理平面屬于云平臺(tái)的一部分，北向提供API接口，南向通過(guò)驅(qū)動(dòng)調(diào)用各種形態(tài)的存儲(chǔ)，編排調(diào)度可以在管理平面實(shí)現(xiàn)，也可以現(xiàn)在放在云平臺(tái)統(tǒng)一調(diào)度。

四、 存儲(chǔ)服務(wù)和資源池化

服務(wù)化是ManagementSDS的基礎(chǔ)，將雙模數(shù)據(jù)面中的存儲(chǔ)進(jìn)行抽象建模，形成標(biāo)準(zhǔn)的服務(wù)規(guī)格、SLA、計(jì)量和計(jì)費(fèi)。存儲(chǔ)服務(wù)最核心的兩個(gè)緯度是可用性和性能，通過(guò)對(duì)可用性和性能數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析建模，形成相應(yīng)的級(jí)別。下圖是存儲(chǔ)服務(wù)級(jí)別的一個(gè)示例，可以根據(jù)自身情況進(jìn)行調(diào)整。TierI、II、III是可用性的三個(gè)級(jí)別，分別代表99.999%、99.995%、99.99%可用性級(jí)別。Diamond、Platinum、Gold、Silver、Bronze是五個(gè)性能級(jí)別，每個(gè)級(jí)別表示不通的響應(yīng)時(shí)間和IOPS指標(biāo)。將可用性和性能級(jí)別的交叉矩陣就是可以提供的存儲(chǔ)服務(wù)全集，再根據(jù)自身需求和技術(shù)發(fā)展情況確定要提供的存儲(chǔ)服務(wù)。

五、 業(yè)務(wù)需求通過(guò)自動(dòng)化編排映射到服務(wù)能力

存儲(chǔ)服務(wù)對(duì)外通過(guò)API暴露自身的能力，業(yè)務(wù)需求通過(guò)統(tǒng)一的編排調(diào)度，將業(yè)務(wù)需求“翻譯”成對(duì)應(yīng)的能力，最終交付合適的存儲(chǔ)服務(wù)。