當《五十度灰》在軟體定義儲存的世界裡上演

2021-08-19 12:27:50 字數 4665 閱讀 8319

引言

正如同《五十度灰》裡人性背後隱藏著複雜深沉的陰暗面,軟體定義儲存世界也有著它的「五十度灰」。

時下,儘管軟體定義儲存(software-defined storage,sds)還沒有嚴格的技術定義,但儼然已成為業內「模因」一樣的存在。尤其在「傳教士」們盛情的渲染下,我們似乎也迷醉了雙眼,看到sds完美得閃耀聖光,而轟下神壇的「傳統儲存」(如san和nas)看起來一無是處。

模因(meme):文化基因,與基因(gene)發音相近,指人類思想通過模仿、散播,像基因一樣代代相承。

然而,「陽光越強烈,陰影就越濃郁。」正如同《五十度灰》裡的男主,表面光鮮亮麗的背後,實則隱藏著五十道不為人知的陰暗面;軟體定義儲存在「閃耀」的背 後,其實也隱藏著它的「五十度灰」,需要我們去深入了解,仔細辨別。而對於擁有明智商業頭腦的it決策者來說,選擇哪種儲存架構,與其看它是否時下最熱 門,不如回歸傳統考量標準——成本、可靠性和便捷性來得更有效。

「傳教士」們究竟說了多少謊?

儲存市場上,「傳教士「們為sds堆砌的華麗辭藻不絕於耳——「sds將顛覆傳統儲存,開啟儲存進化新時代」…冷靜想想,如果「儲存進化」真的發生,它一定是從儲存「孤島」向儲存「共享」的大方向演進。

想起了上世紀六七十年代,還是「內部儲存」和「直連儲存」的天下。所謂「內部儲存」,即儲存內置於伺服器;「直連儲存」則是磁碟陣列通過外部擴充套件的伺服器主機板匯流排連線到伺服器機箱外側。此後儲存技術開始朝著兩個方向發展:一是支援儲存通過網路共享檔案級資料,二是通過資料庫和面向事務處理的系統共享塊級資料。後來塊級儲存從「孤島」架構演進為「共享」陣列,這意味著從前「內部儲存和直連儲存必須直連伺服器,資料訪問、共享、擴充套件十分困難」的日子結束了,共享陣列有很多埠,可以連線很多伺服器主機。

然而當系統需要進一步擴充套件時,依然十分麻煩。這時工程師們想到引入乙個交換機制,將儲存陣列全部連線到交換機上,並使用光纖通道或iscsi傳輸協議,這就是san架構。當初san架構的終極夢想是:底層儲存可為上層全體應用所共享。

然而,乙個開放異構的終極san終究沒能在市場上問世。廠商為了確保儲存裝置的銷量盈利,更願將精力放在盤陣裡專用控制器的功能擴充套件上,而對不同廠商品牌的 異構元件如何實施一致性管理並不上心。於是,專有控制器加上專有增值軟體,通用管理策略的缺失,以及高精尖運維團隊的需求,導致購買、部署、運營一套 san架構極為昂貴。

到了本世紀初,伺服器虛擬化全面來臨,上述san的困擾依然繼續。對於提供伺服器hypervisor技術的廠商來說,當更多應用負載整合到更少伺服器上時,上層應用負載出現效能不足,廠商就把責任全歸咎到底層儲存的san架構上。

事實上,無論san或nas本身有多少短板,伺服器虛擬化負載只會讓它們情況更糟。畢竟,當應用負載整合到更少伺服器上之後,單個伺服器發出的i/o數量將 急劇變化——每伺服器平均增加7~16路i/o連線。hypervisor執行計算任務時也會對網路、fabric互聯及交換機系統的通訊狀態產生改變。

既然伺服器虛擬化和傳統儲存槓上了,hypervisor廠商當然得想方設法灌輸給使用者「虛擬化技術的各種好」了:一來,虛擬機器可在主機之間複製,形成高可用集群;再者,虛擬機器還能在伺服器之間遷移,實現高效負載分配和高可用性…

只是,以下事實怎麼也迴避不了:當單個伺服器主機整合了大量虛擬機器,且負載要在各物理伺服器間實現自由遷移,必然給上層應用和底層儲存之間的持續連線造成壓 力。此外,當某個應用搬遷到新的伺服器,通常需要管理員介入,為其設定新通道連線所分配的儲存。而且,眾多虛擬機器共同向管理程式傳送i/o資料流,在繁重 的工作負載下,i/o資料流可能連續產生,也可能比較隨機,這會加重記憶體和磁碟的讀寫壓力,增加延遲,最終導致上層應用負載效能下降…這種現象也就是業內 常說的「i/o競爭」(i/o blender effect)。

當 越來越多hypervisor使用者開始抱怨「應用效能不足」,hypervisor廠商狡黠地將炮火齊刷刷對準了傳統儲存,還積極編排其「n宗罪」—— 成本高、擴充套件差、運維難…「是時候顛覆傳統儲存了!」於是,他們搖身變為sds的「傳教士」,熱情奔向「軟體定義儲存」這顆儲存界超級新星的懷抱。

「傳教士」們訴說傳統儲存「n宗罪」之再審判

1. 「傳統san或nas導致應用負載效能低下」不好意思,他們說謊了。因為只要很簡單看下儲存i/o的佇列深度,就能知道儲存i/o路徑是否導致應用延遲。很多時候,佇列深度不是很重要(並沒有資料在排 隊等待寫入磁碟)。當佇列深度讀操作與處理器週期相結合,cpu與記憶體間的通訊路徑很可能出現擁塞,這時,應用效能下降是由相關的應用**或 hypervisor**引起,而與儲存一點關係也沒有。

2. 「專用儲存導致高成本(包括opex 和capex)」

傳統儲存意味著高成本,毫無疑問,過去是,現在也是。也許硬體廠商會爭辯道,盤陣控制器上的增值軟體及功能擴充套件增強了個性化競爭優勢,然而現實就是赤果果,這些「增值擴充套件」增加的…反而是系統配置複雜度、管理難度以及高精尖運維團隊的人力成本!

3. 「傳統儲存架構缺乏靈活性」

專用儲存在靈活分配和釋放資源這方面的確比較苦手,但是,這對「應用效能」不會造成一丁點兒影響。

4. 「das儲存比san強」

這顯然是假的,而且毫無意義,因為nas和san本身也是廣義的das。nas是一種直連到精簡型伺服器的儲存,且基於網路傳輸資料。而san是在das中加入物理或fabric層交換機,將伺服器層和儲存層既隔開又實現高速互聯,給人一種網路附著的錯覺。

「五十度灰」下,「你」(軟體定義儲存)的真實面目到底是什麼?

話說回來,既然人性的陰暗面複雜深沉,定不能簡單粗暴地蓋棺定論,因此,「傳教士」們給傳統儲存扣上這些「n宗罪」的帽子,究竟真相如何,我們也不必急著妄下斷言。倒是他們宣揚的 「軟體定義儲存將掀起下一代儲存革命」的觀點很讓人共鳴。

btw,軟體定義儲存也屬於das結構呢!儲存直接從物理上連線虛擬伺服器主機。它與從前的das唯一的區別是:儲存增值功能(軟體)不是安裝在本地外接盤陣的控制器上,而是在伺服器的軟體層裡;hypervisor廠商則乾脆將其封裝到自家的軟體堆疊中。

雖然軟體定義儲存還沒有公認的確切定義,但它確實也算是一顆「萬靈丹」——在軟體定於資料中心(software-defined data center,sddc)的世界裡,因「傳統儲存」引起的疑難雜症,用上sds,通常就能藥到病除。雖然該「萬靈丹」當前貼有各種廠牌,但本質區別就一條:「軟體」定義在了哪一層?(或:儲存智慧型化在哪一層實現?)是在本地盤陣控制器裡?還是在伺服器hypervisor軟體堆疊裡?

於是,當所有 sds解決方案都可用以下兩個標準來劃分時,一切變得清晰明了起來。即:1. hypervisor繫結與hypervisor不感知;2. 硬體繫結與硬體不感知。

1. hypervisor繫結與hypervisor不感知

有 一類sds解決方案是與hypervisor深度結合的。最典型的代表當屬vmware的virtual san(也稱vmware vsan),其與該公司專屬hypervisor——vmware vsphere引擎緊密整合,深度融入vmware體系架構中。緊密程度稍微小一點的是微軟的clustered storage spaces,他們強調可與vmware共享儲存。(只需將vmware工作負載轉化為微軟的vhd格式,再將其匯入hyper-v就行了)

與上述完全相反的另一類sds解決方案是:很多第三方sds軟體不感知hypervisor。基於這類sds軟體搭建的基礎架構通常支援異構hypervisor,有時還支援非虛擬化工作負載。

2. 硬體繫結與硬體不感知

不得不說,時下某些「軟體定義」產品,儘管宣稱是「軟體定義」—— use any hardware u want(隨心所欲使用硬體吧),但實際上對硬體元件及系統拓撲結構有著相當嚴格的要求。比如vmware的超融合架構evo:rail,其繫結的 vmware vsan就要求使用精緻高階的硬體以及遵循嚴格標準的系統拓撲。

而與之相對的就是另一類對硬體不感知的sds解決方案。既然說到超融合,就以天璣資料的超融合架構pridata私有雲平台為例吧,其採用標準x86的商用硬體,通過軟體來定義節點角色和管理任務,不僅對硬體無感知,而且支援異構hypervisor。

結束語

軟體定義儲存從誕生至今,爭議伴隨著發展前行。對於企業使用者來說,需保持冷靜睿智的商業頭腦,從實際業務需求、架構部署及資料管理的策略目標、成本預算、員工技能及其它實際限制條件等出發,綜合考慮,慎重挑選最適合自身的儲存方案。

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