超融合、軟體定義儲存、分散式儲存以及Server SAN的區別與聯絡

一時讓人眼花繚亂的技術概念

儲存裝置一直作為計算機系統的重要組成部分，過去很長一段時間，使用者習慣於使用 SAN 儲存作為儲存企業關鍵業務資料的不二選擇。基於 SAN 儲存為核心的三層式基礎架構（伺服器-儲存網路-儲存裝置），成為企業中最常用的基礎架構，也稱作傳統架構。網際網路的出現，資訊量呈現爆炸式增長，人類產生資料的速度超越了以往所有時代的總和，需要儲存的資料量也是急劇地增長。大資料，人工智慧，物聯網等新技術出現，對儲存提出了新的需求。於是市面湧現了一系列的關於儲存的新的技術概念和名詞（包括 軟體定義儲存(SDS)、超融合(HCI)、分散式儲存、Server SAN 等等），一時間衝入使用者的眼簾；面對一些似是而非的定義，各個廠家天花亂墜的功能描述，相信大家更希望知道到底這些概念背後的本質是什麼？能解決那些問題？以及是否有合適的應用場景？

基於以上的原因，本文將針對上文提到的幾個概念展開進行介紹，幫助大家更好理解這些技術或者概念，作出適合自身的選擇。

概念解釋

軟體定義儲存(SDS)是什麼 

SDS 的全稱是 Software Defined Storage ，字面意思直譯就是軟體定義儲存。關於 SDS 的定義可以參考全球網路儲存工業協會（Storage Networking Industry Association，SNIA），SINA 在 2013 正式把 軟體定義儲存(SDS) 列入研究物件。

SINA 對軟體定義儲存(SDS) 的定義是：一種具備服務管理介面的虛擬化儲存。 SDS 包括儲存池化的功能，並可透過服務管理介面定義儲存池的資料服務特徵。另外 SINA 還提出 軟體定義儲存(SDS) 應該具備以下特性：

• 自動化程度高 – 透過簡化管理，降低儲存基礎架構的運維開銷 
• 標準介面 – 支援 API 管理、釋出和運維儲存裝置和服務
• 虛擬化資料路徑 – 支援多種標準協議，允許應用透過塊儲存，檔案儲存或者物件儲存介面寫入資料
• 擴充套件性 – 儲存架構具備無縫擴充套件規模的能力，擴充套件過程不影響可用性以及不會導致效能下降
• 透明度 – 儲存應為使用者提供管理和監控儲存的可用資源與開銷

分散式儲存是什麼

關於分散式儲存實際上並沒有一個明確的定義，甚至名稱上也沒有一個統一的說法，大多數情況下稱作 Distributed Data Store 或者 Distributed Storage System。

其中維基百科中給 Distributed data store 的定義是：分散式儲存是一種計算機網路，它通常以資料複製的方式將資訊儲存在多個節點中。

在百度百科中給出的定義是：分散式儲存系統，是將資料分散儲存在多臺 獨立的裝置上。分散式網路儲存系統採用可擴充套件的系統結構，利用多臺儲存伺服器分擔儲存負荷，利用位置伺服器定位儲存資訊，它不但提高了系統的可靠性、可用性和存取效率，還易於擴充套件。

儘管各方對分散式儲存的定義並不完全相同，但有一點是統一的，就是分散式儲存將資料分散放置在多個節點中，節點透過網路互連提供儲存服務。這一點與傳統集中式儲存將資料集中放置的方式有著明顯的區分。

Server SAN 是什麼

Server SAN 這個概念，最早是由 WIKIBON （國外一個著名的儲存諮詢社群）提出，WIKIBON 對 Server SAN 的定義是：計算與池化儲存資源的組合，多個儲存介質直接掛載到多臺 獨立的伺服器上使用。這些直連的儲存裝置 (DAS) 透過高速網路（InfiniBand 或者低延時乙太網）互連，並透過軟體保證儲存的一致性。Server SAN 可使用混合的儲存介質，包括機械硬碟和 SSD 硬碟等。目前市場主流的認知還是將Server SAN作為SAN的架構，只是儲存不再使用專用硬體和控制器架構。但在Wikibon定義的理想情況下，企業應用執行在 Server SAN 上，可以實現高可用，甚至於將超融合產品都歸類為Server SAN，但因為這個概念在市場上並不普遍，所以不做重點介紹。

超融合是什麼

參考維基百科中的超融合定義：

超融合基礎架構（hyper-converged infrastructure）是一個軟體定義的 IT 基礎架構，它可虛擬化常見“硬體定義”系統的所有元素。HCI 包含的最小集合是：虛擬化計算（hypervisor），虛擬儲存（SDS）和虛擬網路。HCI 通常執行在標準商用伺服器之上。

超融合基礎架構（hyper-converged infrastructure）與 融合基礎架構（converged infrastructure） 最大的區別在於，在 HCI 裡面，無論是儲存底層抽象還是儲存網路都是在軟體層面實現的（或者透過 hypervisor 層面實現），而不是基於物理硬體實現的。由於所有軟體定義的元素都圍繞 hypervisor 實現，因此在超融合基礎架構上的所有例項可以聯合共享所有受管理的資源。

區別與聯絡

軟體定義儲存(SDS) 的著重點在於儲存資源虛擬化和軟體定義，首先在形態上，軟體定義儲存(SDS)區別於傳統的“硬體定義”儲存，它不依賴專屬的硬體，可以讓儲存軟體執行在通用伺服器上，可避免硬體繫結以及有效降低硬體採購成本；擁有標準 API 介面和自動化工具，有效降低運維難度。儲存資源虛擬化，支援多種儲存協議，可整合企業儲存資源，提升儲存資源利用率。但從定義上來說，但 軟體定義儲存(SDS) 從部署形式上來看，並不一定是分散式或者是集中式的，也就是說 SDS 不一定是分散式儲存（雖然常見的 軟體定義儲存(SDS) 更多的是分散式的），SDS 儲存內部有可能是單機執行的，不透過網路分散存放資料的，這種形式的軟體定義儲存(SDS) 的擴充套件性就可能有比較大的侷限。

分散式儲存，它的最大特點是多節點部署， 資料透過網路分散放置。分散式儲存的特點是擴充套件性強，透過多節點平衡負載，提高儲存系統的可靠性與可用性。與 軟體定義儲存(SDS)相反，分散式儲存不一定是軟體定義的，有可能是繫結硬體的，例如 IBM XIV 儲存，它本質上是一個分散式儲存，但實際是透過專用硬體進行交付的。那麼就依然存在硬體繫結，擁有成本較高的問題。

從 Server SAN 的定義來看其儲存部分定義儼然是分散式儲存的定義，但 Server SAN 強調計算與儲存的資源組合，也就是說與軟體定義儲存(SDS)和 分散式儲存不一樣的地方，後期的定義已經具備了超融合概念的雛形，只是這個概念並沒有成為主流。

超融合基礎架構從定義中明確提出包含軟體定義儲存(SDS)，具備硬體解耦的能力，可執行在通用伺服器之上。超融合基礎架構與 Server SAN 提倡的理念類似，計算與儲存融合，透過全分散式的架構，有效提升系統可靠性與可用性，並具備易於擴充套件的特性。

SMTX OS 產品架構

由於很多讀者對超融合構成還比較混淆，以下以 SmartX 的超融合軟體 SMTX OS 為例說明分散式儲存和其他模組的關係。

其中分散式塊儲存，SMTX ZBS 是SMTX OS超融合軟體最核心的元件。它採用全分散式架構並且是完全符合軟體定義理念的。

SMTX ZBS 分散式儲存架構

除此之外，超融合基礎架構有更進一步的擴充套件，它強調以虛擬化計算（hypervisor）為核心，以軟體定義的方式整合包括虛擬化計算， 軟體定義儲存以及虛擬網路資源。從筆者來看超融合基礎架構未來的可能性更多，可促進計算，儲存，網路，安全，容災等等 IT 服務大融合，降低IT 基礎架構的複雜性，重新塑造”軟體定義的資料中心”。

超融合基礎架構的技術核心

超融合基礎架構可以說綜合了軟體定義儲存(SDS)，分散式儲存，甚至是 Server SAN 的許多優良特性，並且不難看出這些概念中都離不開一個關鍵詞——儲存。很明顯，超融合基礎架構的技術核心是儲存，儲存承載使用者資料，重要性不言而喻，另外超融合的各種高階功能（HA、線上遷移等等）都極度依賴儲存能力，儲存的擴充套件能力直接限制了超融合產品的擴充套件規模；儲存的自身的可管理性也制約了平臺的靈活性；考慮到超融合形態中，計算與儲存是同一軟體堆疊執行在伺服器中的，它們之間是資源競爭的關係，因此在保障儲存軟體的穩定性和效能前提下，開銷越少越好了。

最後，總結一下超融合基礎架構對儲存的要求，可作為考察超融合中儲存能力的一些參考：

• 軟體定義 – 解除硬體繫結，可透過升級擴充更豐富的功能，自動化能力高
• 全分散式架構 – 擴充套件性好，消除單點故障風險
• 高可靠性 – 智慧的故障恢復功能，豐富的資料保護手段
• 高效能 – 支援多種儲存介質，充分挖掘和利用新式硬體的效能
• 高度融合 – 架構簡單並易於管理