不要讓保守的心態限制了企業的儲存效能 (上)

「靠的更近，速度越快」基本上算是計算機工業史上某種顛撲不破的真理，快取記憶體 (Cache) 的概念就是最好的例證，但很諷刺的是，這幾十年來，「運算」和「儲存」之間的距離卻看似「比鄰若天涯」，激增了IT服務建置與後繼擴充維護的時間與成本。

但在運算密度取得良好折衷是一回事，猶如化外之民的網路儲存設備又是另一回事，無論是區塊存取的SAN（FC、iSCSI）還是自備檔案系統的NAS（CIFS/SMB、NFS），都將帶來額外的管理負擔和建置成本，特別是人力極度有限的中小企業。

基於種種歷史因素，古老資料中心那些SCSI磁碟陣列的「孤島」，慢慢的被儲存區域網路 (SAN) 連接起來，運算與儲存分立的架構，帶來更強大的儲存擴充彈性與更有效的災難恢復能力，但天底下沒有白吃的午餐，佈署儲存區域網路也衍生出更複雜的機房架構與更高昂的設備成本。

乍看之下使用起來最簡單的NAS，則有著極度明顯的效能限制，真的要得到「企業級」的高效能與可靠度，不多砸點銀子進貢給少數幾間歷史悠久的外商大廠是搞不定的。軟體技術（要洞悉CIFS/SMB和NFS是非常高的進入門檻，眾多虛擬平台的支援和認證就更不用談了）與用戶體驗含量極高的NAS從來都不是好做的產品，但妄想進入這塊市場的伺服器廠商卻一直多如過江之鯽，從來沒半間廠商擁有那個實力抵達最後的終點。

詞彙學習：
《如果你還不了解什麼是SAN (Storage Area Network)》
《我們談論的NAS (Network-Attached Storage)是什麼》

在二十年前，大概沒多少人可以預想的到，今日一顆塑膠殼包著一片電路板的SSD，就足以乾淨俐落的提供昔日大型磁碟陣列等級的效能。以NAND Flash為首非揮發性固態儲存媒介的急速發展，與結合PCIe匯流排及低延遲軟體堆疊的NVMe，協助企業逐漸擺脫機械式硬碟與SCSI命令的歷史包袱。《詞彙學習：給你一分鐘，一次看懂關於PCIe》 時代的巨輪也從未停下，近十多年來醞釀已久的眾多非揮發性記憶體 (NVM, Non-Volatile Memory) 技術，經歷多年發展，一個一個開花結果，如Intel與美光合作的改良版電阻式記憶體（ReRAM）3D XPoint 和韓國傾全國之力發展的SST-RAM等等，都兼具了比機械硬碟還長的壽命、遠邁NAND Flash的效能、與凌駕DRAM的容量，不僅逐步重塑我們認知中的記憶體階層，造福方興未艾的記憶體式運算應用，更有助於儲存技術在可見的未來出現劃時代的效能突破與空間革命，光憑藉著半導體製程技術的微縮曲線，就足以讓我們相信固態儲存才是真正的未來，和機械結構的硬碟遲早會出現死亡交叉的那一天。（不過磁帶依舊主宰離線備份，基於雲端資料中心的巨量容量需求，硬碟機應該還是不會完全消失，只是會逐漸凋零） 讓NVMe SSD取代SAS SSD與SATA SSD只是簡單的起手式，NVMe也不限於伺服器內的I/O架構，可藉由NVMe-oF (NVMe over Fabric，目前有三條路線：FC、RoCE與iWARP) 在FC光纖與乙太網路傳輸NVMe協定，透過現有儲存網路，將NVMe應用於外接儲存設備的遠端網路存取，而且其存取遠端儲存的延遲時間幾乎等於本地儲存的延遲，如此一來，才是真正解放了新世代固態儲存媒介的潛力。 順便一提，過去數十年來，大專院校的作業系統課程，當教到記憶體管理時，教授會詢問台下的學生一個假設性問題：假以時日，我們可以擁有一種記憶體，兼備DRAM的效能和硬碟的不可揮發性，那我們該如何打造出最大限度運用這種記憶體的作業系統、檔案系統和程式語言？也許這道難解之題的腳步聲，已經距離我們不太遠了

近年來隨著相關條件慢慢水到渠成，如成熟的虛擬化平台、固態硬碟的普及、軟體定義儲存與軟體定義資料中心的興起，崛起中的「超融合 (Hyper-Convergence) 基礎架構」，結合虛擬化、軟體定義化、叢集分散式架構， 彷彿將完整IT機房的基礎設施集縮在同一個機箱 （Infrastructure in a box）作為標準化通用硬體構成的基本節點，每個機箱如同一塊積木（Building Block），再透過叢集 (Cluster) 化軟體架構，再將積木靈活地堆疊成適合不同應用情境的場景，完全軟體驅動，大幅簡化企業佈署、維護、擴充IT架構的時間與成本。 所謂「運算儲存本一家」並非只是硬體層面「送做堆」即可功德圓滿，以虛擬化平台為核心的軟體定義手段，高度彈性化的運用硬體資源，才是超融合基礎架構的精髓之所在。也因此，外商大廠亦不乏實體層面仍將運算與儲存分離的超融合方案，以提供更靈活的擴充能力（不必一次增加一台伺服器）與更精細的效能管理（避免運算與儲存的虛擬機器互搶資源）。乍看之下似乎又彷彿看到借屍還魂的刀鋒伺服器，但本質上的意義卻大為不同，應用的彈性更是天差地遠。《詞彙學習: 什麼是HCI (Hyper-Converged Infrastructure)》

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