Cloud

不要讓保守的心態限制了企業的儲存效能 (上)

by GIGABYTE
突飛猛進的新技術將讓企業擺脫硬碟與SCSI命令的包袱
「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。
刀鋒伺服器的前車之鑑
生命總會自己找出路,但不保證一定是一條活路,刀鋒伺服器的教訓,殷鑑不遠。

大約在二十一世紀初期的前十年,將機房內所有主要元素融合唯一的刀鋒伺服器 (Blade Server) 曾經是眾多伺服器大廠爭相推廣、媒體分析師拼命吹捧的明星產品,標榜傳統機架式伺服器難以企及的高密度與管理性,描繪出一副只要導入了刀鋒伺服器,後繼維護擴充升級都只要「拔拔樂」,企業機房管理就從此一帆風順的美好願景。

但現實是殘酷的,如同我們後來所見證的,今日的刀鋒伺服器實際市場佔有率根本沒幾趴,連當年樂觀預期數字的零頭都沒有,而且還在逐步減少中,主要需求仍限於特定的大型專案,例如像某些遊戲公司一次買了一堆,結果搞到代管的電信業者機房被迫大興土木的經典案例。

這背後的原因其實很複雜,除了刀鋒伺服器缺乏可被接受的業界標準(電信業導向的ATCA先姑且不論)淪為全球性大廠壟斷的市場(也只有大廠才有那個資源持續開發新的模組)、機箱規格嚴重限制了實際擴充彈性(早期還有受制於供電和散熱,機箱無法插滿運算刀鋒或著限定低時脈處理器的慘劇)、高密度衝擊既有機房的基礎架構(你聽過一上架刀鋒伺服器機箱時,機架逐漸發出扭曲變形的慘叫嗎)、機箱背板一掛就全體設備一同殉情的潛在風險(所以才有廠商刻意宣傳雙背板備援設計),更隱而不現的關鍵是:管理上的挑戰,刀鋒伺服器的管理作業需同時包含伺服器、儲存和網路,假如刀鋒伺服器的系統管理工具難以對現有管理團隊進行有效分工,那就會出現「什麼都要懂,什麼都要會,什麼都要學」的倒楣鬼。

也因此,當追求更高運算密度的企業不想被單一大廠綁架,對成本的重視遠超越對模組化的需求,像「捆綁度」較低的多節點伺服器 (Multi-Node),如現今多數伺服器業者基於某種默契而約定俗成的2U4Node (2U機箱,四個節點),就成為符合某位知名藥廠董事長經營理念「先講求不傷身體,再講求效果」的安全選項。
疊床架屋的傳統儲存區域網路墊高管理成本
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
突飛猛進的新技術將讓企業擺脫硬碟與SCSI命令的包袱
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

對於虛擬化應用來說,突飛猛進的儲存效能更是完備整體基礎架構的最後一塊拼圖,VDI(Virtual Desktop Infrastructure) 的普及更是最佳的例證。即使不提企業級的高端應用,只要是老一輩的個人電腦用戶,多數也經歷過被迫在單一硬碟上執行一堆虛擬機的慘痛回憶,只要一體驗過SSD,以後就再也回不去了。

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
當儲存再度與運算融為一體
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)
Realtion Tags
超融合基礎架構
軟體定義儲存
資料中心
NVDIMM
SSD
WE RECOMMEND
RELATED ARTICLES
資料儲存系統是永續經營鏈中極為重要的一環
在科技越來越進步的時代,如何避免重要資料不小心被因人為因素導致遺失,或遭人蓄意破壞甚至盜取,是企業重要的一門課題,也是企業永續經營的關鍵。
北流、工研院和NVIDIA指定採用 技嘉5G邊緣運算解決方案登場MWC 2021
今年巴塞隆納「世界行動通訊大會」的精采亮點,首推技嘉科技E系列邊緣運算伺服器。過去這幾年,技嘉提供支援5G通訊技術的邊緣運算解決方案,給臺北流行音樂中心、工研院和新北市警局等重要客戶,洞察使用者對5G和邊緣運算科技期待看到的結果,運用長期累積的寶貴經驗,設計開發E系列邊緣運算伺服器,首發的E251-U70已由NVIDIA用來開發推廣5G虛擬化無線接取網路技術的NVIDIA Aerial SDK產品。
Back to top
Email Sales