【高階儲存設備趨勢觀察】世代交替潮來臨，傳統大廠如何應變

以EMC Symmetrix為代表，價格從25萬美元起跳，可管理上千臺磁碟組成的龐大空間，擁有最高等級的I/O效能與可用性，以及最完整資料服務功能的高階儲存陣列，在過去20年來一向是承載高效能、大容量與關鍵業務儲存應用的首選，同時也是儲存供應商獲利最豐厚的一個產品領域。

不過高階儲存陣列的領導地位，近年來卻遭遇了挑戰，在新興架構產品的競爭下，銷售額連年持續下滑，前景堪慮。面對嚴峻的局勢，各大廠近期紛紛推出了新產品，試圖在頂級應用市場站穩腳步。

遭受內外夾擊的高階儲存產品

包括全快閃陣列、軟體定義儲存、融合式與超融合式架構、Server SAN、雲端儲存在內的一系列新興儲存架構，都以異於傳統的方式，提供了可滿足關鍵應用需求的儲存服務，而且成本效益與架構彈性更勝高階儲存陣列。

其中軟體定義儲存與Server SAN等新興架構，都已有PB等級容量的應用案例，侵入了傳統高階儲存陣列的地盤；全快閃陣列更在許多高I/O應用需求的場合，取代了高階儲存陣列。

從各大市調諮詢機構的統計，以及各大儲存供應商的財報都顯示，高階儲存陣列的銷售逐漸陷入停滯。如IDC的2014年第4季全球磁碟儲存系統市場報告顯示，2014年的儲存市場相較於2013年有所回溫，但增長的主要驅動力是在於ODM與小型廠商，傳統大廠只能力保持平而已。

業界龍頭EMC的情況，更是高階儲存產品面臨困境的一個縮影。整個EMC聯邦體系的營收在2014年雖然締造了5%的成長，但主要的成長動力來自VMware，在資訊基礎設施領域（Information Infrastructure），高階儲存產品線營收反而下滑14%，成了拖累整體營收的最大戰犯。在2010年時，以Symmetrix為首的高階儲存產品線，曾占EMC資訊基礎設施領域45%的營收，到了2014年卻只剩下32%，反而是EMC旗下以XtremIO為首的新興儲存產品線，營收比重從1%提高到18%。

這個高階儲存萎縮、新興儲存興起的趨勢仍在持續擴大中，EMC剛發布的2015年第二季財報顯示，高階儲存產品的銷售衰退了13%，相對的新興儲存產品則成長了49%。

種種跡象都顯示，面臨外在需求發生轉變，以及各種新興技術夾擊下，傳統大廠的高階儲存陣列已遭受相當程度的衝擊。

傳統高階儲存大反擊

面對日趨不利的情勢，傳統儲存大廠自然也不會坐以待斃，力求高階儲存設備的升級與轉型，來面對外在環境變化的衝擊。

於是在過去幾季之內，整個高階儲存產品領域掀起了一波大改款風潮，HDS VSP升級為G1000，EMC Symmetrix演進到了VMAX3，華為也發布OceanStor 18000 V3，接下來是HP推出3PAR StoreServ 20000，然後是富士通前幾週發表的DX8700S3與DX8900S3。

短短一年時間內，高階儲存領域的主要產品幾乎全面翻新，6大高階儲存供應商中，除了IBM以外，其餘5家都在幾個月時間接連發表了產品更新。

從這一波高階儲存更新潮，也清楚呈現了傳統儲存大廠的發展策略重點，一方面是強化高階儲存原有的規格優勢，進一步擴展效能、容量等規格；另一方面則是「如果打不過對方，那就讓自己更像對方」——也就是為高階儲存產品引進更多類似新興儲存架構的特性，例如全快閃組態、針對快閃儲存的存取機制調整，以及更彈性的Scale-Out化擴充架構，或是支援OpenStack等新興應用平臺等。力圖從這兩方面雙管齊下，迎擊新興產品的挑戰。

高階儲存產品的規格升級

在這一波高階儲存陣列升級潮中，除了隨著每次升級而不斷翻新的效能與容量規格記錄外，另一個重點是I/O介面的全面世代交替。

 容量、效能再創新高 

提供最高等級的擴充能力、效能與可用性，是高階儲存產品之所以被稱為「高階（High-End）」的根本因素，因此隨著每一次高階儲存產品的改款升級，同時也會將企業級儲存設備的擴充能力、效能與可用性帶到一個新高點，2014～2015年這波高階儲存大更新也不例外。

在擴充能力與容量規模方面，先是EMC Symmetrix最新一代的VMAX3，將單一系統可管理的磁碟總數提高到超過5,760臺的驚人數字，稍後華為的OceanStor 18000 V3又一舉將磁碟擴充能力提高到9,000臺以上的空前境界（最大9600臺）。

在容量方面，富士通日前剛發表的DX8900 S3則將儲存陣列，容量提升到跨過兩位數PB等級關卡，可提供14PB的容量，比上一代產品高出3倍。華為OceanStor 18000 V3這系列規格「怪獸」，甚至宣稱可提供27.6PB容量，超過先前同級產品7、8倍。

為了因應全快閃陣列的競爭，新一代的高階儲存設備都標榜能提供數百萬IOPS等級的效能，EMC宣稱Symmetrix VMAX3最高可達到630萬IOPS，HDS VSP G1000與富士通DX8900 S3都號稱有400萬IOPS，HP 3PAR StoreServ 20000也有320萬IOPS，華為OceanStor 18000 V3亦宣稱擁有300萬IOPS等級的效能，比上一代產品提高了2、3倍以上的效能。

不過比起擴充能力與效能方面的增長，新一代高階儲存設備最讓人驚異的規格提升，或許是在可用性方面。先前的中、高階企業級儲存設備的可用性都是99.999%，也就是「5個9」為基準，相當於在一整年的運轉中只允許出現5.26分鐘的停機。在這波高階儲存更新中，EMC率先宣稱VMAX3可以達到「6個9」、99.9999%的可用性，平均每年只會出現31.5秒的停機。接下來HP 3PAR StoreServ 2000、華為OceanStor 18000 V3、富士通DX8700 S3與DX8900 S3等產品也都跟進提供「6個9」、99.9999%的可用性。

 I/O介面跟上主流規格 

雖然高階儲存設備位居各大廠商產品線的頂點，不過也由於高階儲存承載著關鍵性應用、更優先講求可靠性，加上保護過去在舊規格上的投資等考量，在匯流排規格的更新上，反而比中階或入門級產品保守許多，引進新介面或新規格的腳步相對較慢。

而在這波更新中，改款後的各大高階儲存產品終於全面更新了I/O介面，包括主機端埠介面，後端磁碟介面、外階擴充介面，以至控制器內部匯流排等，在這一波改款中都跟著升級到當前主流規格，其中特別值得一提的是後端磁碟介面與擴充介面的更新。

在2014～2015年這波高階儲存更新潮之前，老舊的FC-AL（Fibre Channel Arbitrated Loop）仍是上一代高階儲存設備常見的後端I/O介面規格，EMC上一代Symmetrix VMAX、HP 3PAR StoreServ 10000等產品都還沿用FC-AL規格的後端介面。

不過在這次更新中，包括EMC與HP 3PAR都放棄了FC-AL介面，全面轉為中低階產品早已普遍應用的SAS介面，跟上了主流規格的演進。

 控制器互連架構大舉轉向通用技術 

過去高階儲存的控制器互連交換架構，許多都是採用專屬技術，例如EMC Symmetrix DMX的直連矩陣架構、HDS的crossbar交換架構、3PAR的網格互連架構等等。不過考慮到效能與成本，近來各大廠商的高階儲存產品開始採用PCIe交換器與InfiniBand交換器等通用的互連技術。

在這波高階儲存更新潮之前，富士通、華為、HDS都已經在高階儲存產品的控制器互連網路引進了PCIe交換器，EMC則在這波更新中，也以InfiniBand交換器作為VMAX 3的內部互連架構，捨棄了先前VMAX系列使用的RapidIO互連架構，不僅頻寬更高，也允許讓控制器間以更鬆散、相距更遠的方式部署。目前只剩HP 3PAR等少數廠商仍堅守專屬規格的互連技術。

 更加「通用硬體化」

高階儲存的控制器早就已經轉向以Intel通用處理器為核心，接下來當磁碟介面從FC-AL轉為SAS，控制器互連網路也從專屬規格轉向PCIe與InfiniBand等通用規格後，整個高階儲存產品的硬體架構也越來越「通用化」，除了HDS與HP 3PAR產品仍含有獨規的ASIC晶片外，已經沒有多少專屬規格元件。這在另一方面也讓高階儲存顯得更加「軟體定義化」，硬體部分幾乎完全由通用元件打造而成，只剩系統軟體為各廠商的獨特設計。

高階儲存的「快閃化」發展

透過引進Flash記憶體，來實現I/O效能的突破，早已是包括高階儲存產品在內、各階層儲存陣列提高效能的普遍作法，Flash記憶體在儲存陣列中的應用也持續深化。

目前的企業級儲存陣列大都能提供這3種Flash記憶體應用：（1）混合使用SSD與硬碟，使用SSD或Flash記憶體模組作為輔助DRAM的第二層快取；（2）混合使用SSD與硬碟，將SSD直接作為儲存空間；（3）混合使用SSD與硬碟，並搭配使用自動分層儲存（Auto-Tiering）功能。更進一步，少數廠商還提供了第（4）種應用方式，也就是完全使用SSD的全快閃組態。

而在這波高階儲存更新潮中，各大高階儲存產品的Flash儲存應用都有了進一步深化，首先是幾乎所有產品都能支援全快閃組態，其中HP 3PAR StoreServ 20000系列與華為OceanStor 18800系列都還含有專門的全快閃組態型號。透過支援全快閃組態，讓高階儲存陣列具備了足以和新興的全快閃陣列相比擬的I/O效能，HP VSP G1000與華為OceanStor 18000 V3都曾以全快閃組態，在SPC-1測試中創下佳績。

其次是跟隨全快閃陣列的腳步，開始有部分高階儲存產品支援了即時壓縮與重複資料刪除功能，可以更充分地發揮SSD的空間效益，自HP率先於2014年底為3PAR StoreServ 10000系列增加重複資料刪除功能，首開高階儲存支援重複刪除後，華為OceanStor V3也支援了即時壓縮與重複資料刪除。

一些高階儲存設備的資料服務功能，開始出現針對SSD的調整。如HP在3PAR StoreServ 20000系列上新的非同步遠端複製功能等。

改變，帶來重生的希望

藉由規格與架構的升級，各儲存大廠力圖向用戶宣示，歷史悠久的高階儲存產品依然跟得上硬體技術發展潮流，不僅不會抱殘守缺、堅守老舊規格，擴充性與效能也依然居於領先地位。

而透過「快閃化」功能的發展，儲存大廠則企圖證明，不需要重頭全新開發，既有的高階儲存產品線只需透過更新，也能提供等同於新創廠商全快閃陣列產品的特性，同樣能充分發揮Flash固態儲存的效益。

而在經由規格架構升級與「快閃化」發展，緊追儲存技術新潮流的同時，高階儲存設備又保有原先優勢，例如產品久經驗證、系統可用性高、資料服務功能豐富完整、服務通路與維護體系完整等，一方面緊跟新趨勢，另一方面固守既有優勢，兩個方向齊頭並進，力抗新興儲存的挑戰。

高階儲存陣列產品點將錄—新興產品

除了前述6大高階儲存供應商外，還有5家廠商的產品，基於獨特的架構與性能特性，在特定面向的高階儲存應用領域，也占有一席之地，可列入廣義的高階儲存產品。 廣義的高階儲存陣列產品  IBM XIV  XIV原本是EMC Symmetrix創始者Moshe Yanai，離開EMC後返回以色列創辦的新創儲存廠商，2005年推出採用以x86通用伺服器節點組成網格式Scale-Out架構、擁有分散式磁碟區等獨特架構的Nextra儲存系統。2007年底時為IBM收購，成為IBM旗下XIV Storage System產品線，最新產品是2011年9月推出的XIV Gen3，以InfiniBand取代乙太網路作為節點模組間的互連介面，單一系統可支援最多15個節點模組。      NetApp FAS 6000/8000  NetApp FAS系列雖然不是新產品，但透過問世不到3年的新應用架構—Cluster模式，可以擠身高階儲存產品之林。 NetApp FAS系列全都是雙控制器架構，即使是高階的FAS 6000系列，規模等級仍無法和其他大廠的多控制器高階產品相比。不過藉由2012年推出的Cluster模式，可將最多12臺雙控制器FAS系統組成一個含有24臺控制器的叢集，透過這種方式可以將硬體規格屬於中階到高階層次的FAS8000系統，組成容量最大達到上百PB的超大型叢集。 不過NetApp這種Cluster模式，雖然在帳面上可組成遠比EMC、華為這些傳統高階儲存更大規模的儲存環境，但其實是用虛擬層提供的跨系統統一命名空間，將多臺FAS系統的磁碟區「接合」在一起，本質上是多個雙控制器FAS系統的鬆散集合，與EMC、HDS、華為那種緊密結合的傳統多控制器系統大不相同，應用部署型式也有異。      DDN  成立於1998年的DataDirect Networks（DDN），是高效能運算領域的重要儲存設備供應商，基本產品是SFA與S2A系列光纖通道/InfiniBand儲存陣列，可搭配DDN不同型式的叢集式儲存應用伺服器，組成平行檔案服務儲存系統。目前最新的頂級產品是2013年底推出的SFA12KX，雙控制器架構可管理1,680臺硬碟，可提供170萬IOPS效能與10PB等級容量。      Oracle Pillar Axiom  2001年成立的Pillar Data System，是Oracle執行董事長暨技術長 Larry Ellison投資成立的新創儲存廠商，2011年6月併入Oracle。Pillar Data System的Axiom儲存陣列採用十分特別的分散式Scale-Out架構，由內含RAID控制器的Brick磁碟模組，搭配Slammer系統控制器組成，一套Axiom最多可有4組Slammer雙控型式的控制器與64組Brick磁碟模組。 Pillar Axiom擁有類似傳統高階儲存的多控制器架構（最多8控），不過效能與擴充性都只是中階等級，但有支援Oracle資料庫混合列壓縮這個獨門功能。      Infinidat Infinibox  Infinidat是EMC Symmetrix創始者Moshe Yanai，繼Symmetrix、XIV後開發的第三款高階儲存產品。2007年IBM收購XIV後，Moshe Yanai也加入IBM，但2010年離開IBM，加入Infinidat帶頭發展出Infinibox這個高階儲存領域最新成員。 Infinidat是2009年成立的新創廠商，總部位於以色列，VMworld 2014大會上展出高階儲存產品Infinibox，兼具區塊儲存、檔案儲存與物件儲存三合一功能，與Moshe Yanai前一個產品XIV一樣都使用通用硬體元件打造而成，單系統容量只有2PB，主機埠數量也不多，但採用獨特的三控制器架構，控制器內含大容量DRAM快取與Flash快取，還擁有特殊的IndiniRAID架構，號稱可提供業界最高的RAID重建速度，並改進了XIV磁碟空間利用率過低的問題，更驚人的是可提供「7個9」的超高可用性，是當前高階儲存產品之首。