软件定义时代,存储行业的“百家争鸣”|深度研报

日期:2023-02-22 17:09:27 / 人气:46

数据容量的继续添加、使用场景的不时丰厚、AI的浸透,是存储行业持久增长的中心驱动。详细来说,存储的开展触及到硬件介质、通讯、传输、协议、接口、软件等组成局部的继续演进,其中,针对海量数据存储要求的大容量、高功能、智能化处置,爲软件厂商带来更多竞争角度和时机;软件定义存储,一方面是定义功用,另一方面是定义功能,既有面向硬件的继续优化,也有面向场景的有限延伸,因而从供应来看,厂商也出现出“百花怒放”的格式。在此格式之下,“小场景,大行业”的差同化竞争战略成爲重要的道路选择,爲将来增长和竞争继续助力。中心观念1.存储技术从介质、传输、协议、接口、软件等出现继续疾速迭代的趋向,每个构成局部的开展速度不一,数据孤岛、烟囱式扩容、被硬件厂商绑定带来的本钱高企等成爲大数据量公司格外明显的痛点,波动性、扩展性、本钱、与业务时效要求相婚配的功能都成爲客户的选型目标,针对历史体量和增量的数据需求,以及被硬件厂商继续绑定的场面,给软件定义与超交融带来继续的时机。存储全体技术改造方向:2.极致本钱与极致功能是典型的业务走向,片面闪存化大势所趋,深入影响散布式存储的技术方向。3.存储与PaaS层衔接严密,市场集中度高,如华爲拥有背景、行业沉淀和生态,在获客才能和生态协作上拥有相对劣势,初创厂商要生活,需求找到和巨头竞争的点。4.软件定义细分的技术方向不同,适用的场景和各自劣势不同,细分技术适用性+场景需求婚配可以驱动厂商疾速增长;基于开源技术的迭代和优化,工程化及软件成熟度有一定保证,相当于站在巨人的肩膀上,关于研发进度、交付本钱等的优化会更好,因而起量会绝对较快。5.竞争剧烈将招致毛利率下降,商品化水平需求高或许面向行业找到中心抓手,守住本身护城河;但同时支出增长快、毛利率下降的现状也同时阐明产业在疾速增长和竞争。a.根底要求:波动性、牢靠性、功能、易用性。6.初创厂商鲇鱼效应:现阶段传统存储基于传统架构的强绑定销售是增收的来源,软件定义存储带来的格式重塑倒逼巨头的布局,因而会依据市场静态调整本身战略;初创厂商没有历史包袱,因而可以鼎力创新。7.数据智能时代需求厂商具有全生命周期的赋能,需求继续迭代功用,面向创新需求愈加开放;比方图像辨认、发掘学习、公有云、容器等新技术的场景。a.数据的生命周期分爲采集、传输、存储、处置、交流和销毁六个阶段,在各个阶段关于中心技术才能诉求不一,但客户以普通以全体需求爲导向,因而需求一定水平的核心组件研发打工和流程上的延伸。8.厂商需面向客户继续提供中心价值:牢靠性-丢包、断掉、读取;功能;丰厚的功用:可以存什麼东西,婚配什麼场景,具有什麼功用,用户有本身选择;新兴初创厂商取胜关键唯有创新,但是继续研发和迭代无尽头,基于规范化和通用化场景的研发盈余宏大。9.初创厂商基于创新的开展路途短期无法盈亏均衡,需求在支出和商品上给予更多关注,如客户场景不能测试,唯有依托本身部署机器测试,推销+测试+研发+交付,全体本钱昂扬,带给存储厂商现金流和盈余压力,融资要跟上;要配置研发的团队,有规范的外部测试流程和内部获客战略,积聚足够的测试用例是商品自信的无效途径。a.开展途径:高度商品化、牢靠的方案、临时的价值、具有可发掘的才能。10.软件生长之路依托宏大资金投入与人力投入,以及周期,功能和功用优化是零碎工程,软件可以克制硬件的边界,丰厚功用和使用,但是软件功用完好、成熟,公有云普及之前,仍然要依托高功能介质硬件等,因而SSD和新一代存储介质目前仍然会疾速增长,功能和方案波动等的保证方面,主控芯片依然会占主流。但与此同时,存储层面需求总体来说较爲复杂,软件的劣势在于可以继续做渐进式的演化,叠加功用和方案,集成硬件出货,因而起量比其他infra企业会更有保证。一、海量数据+丰厚场景是持久驱动(一)数据规模扩展惹起存储扩容的需求据互联网数据中心(IDC)预测,全球数据量将从2018年的33ZB增至2025年的175ZB,增长超越5倍;中国均匀增速快于全球3%,估计到2025年将增至48.6ZB,占全球数据量的比例由23.4%提升至27.8%。其中,中国公司级数据量将从2015年占中国数据量的49%增长到2025年的69%。(二)非构造化数据成爲数据增长主流互联网衰亡,数据发明的主体由公司逐步转向团体用户,团体所发生的绝大局部数据均爲图片、文档、视频等非构造化数据,公司办公流程更多经过网络完成,表单、票据等都完成了以非构造化爲主的数字化存档。到2023年,中国的数据量超越80%是非构造化数据,成爲数据主流。场景创新带来更多业务数据,比方自动驾驶、超高清、IOT等业务场景将带来更少数据;以大视频、备份归档爲代表的业务,数据量大,价值密度绝对较低,开展趋向爲高密度、低本钱介质,追求极致本钱与极致功能是典型的业务走向;以自动驾驶爲例,研发进程中,每一辆测试车辆每天发生的数据在10TB到64TB之间,而这些数据需求在24小时之内完成剖析,并且研发进程累积的数百PB数据需求保管30年以上。(三)数据存储的要求:临时保管、耐久化保管、分门别类地管理。数据剖析和处置发生的倍增数据存储需求;随着数据大集中、数据发掘、商业智能、协同作业等大数据处置技术的日趋成熟,数据价值呈指数上升趋向。材料来源:HGST大数据技术开展革新,随数据量增长与剖析的需求,随同更多的技术演进趋向与企业呈现。材料来源:中国信通院(四)自主可控相关政策将驱动2023-2027年存储行业高增长2022年,9月底下发的79号文,片面指点国资信创产业开展和进度,要求一切央企+中央国企落实信创全替代,受害于信创概念,市场普遍以为,将来五年是“大信创”开展的关键时期,开展空间宽广。79号文的中心内容归结如下:(1)片面交换(OA、门户、邮箱、纪检、党建、档案管理);(2)应替就替(战略决策、ERP、风控管理、CRM运营管理零碎);(3)能替就替(消费制造、研发零碎);(4)2027年100%完成。信创爲全产业链厂商带来开展机遇;硬件、软件、平安均爲公司全体交换方案的重要组成。数据来源:众诚智库、天风证券二、存储重要性论述:存储零碎是IT零碎中的中心数据智能时代,数据存储的三大需求:EB级容量、亿级IOPS(每秒停止读写操作的次数,Input/Output Operations Per Second)和智能管理。1.存储是计算和通讯的终点。存储零碎的波动性将影响到整个业务零碎的正常运营,存储零碎如呈现数据丧失、宕机将对业务零碎延续性发生致命影响。2.存储零碎的功能将影响到整个业务零碎的效率,存储零碎的读取速度将决议数据存储与提取效率,间接影响业务零碎的效率。3.存储零碎的扩展才能将决议整个业务零碎的扩展性,随着大数据时代到来,数据量迸发也对存储零碎的可扩展性提出了更高要求,扩展才能将成爲存储设备可以支撑数据消费型业务的必要目标之一。三、存储零碎构成(一)存储部件-硬件1.存储介质:根据存储介质不同,存储零碎可分爲磁盘存储、全闪存储、混闪存储、磁带库、光盘库等。最罕见的是以HDD和SSD爲介质的存储零碎。HDD爲磁头、磁盘、马达组成的机器构造,SSD次要以闪存爲存储介质。(1)存储介质功能权衡基准:存储功能委员会(SPC)的SPC-1基准。(2)全闪存储爲存储行业的技术开展方向:更低的时延、更低的功耗、更低的毛病率。(3)SSD固态硬盘构造及功用:材料来源:华西证券全闪存储(AFA):指全部以固态硬盘爲永世存储介质的存储;全闪存储功能优异,但价钱也较高,同时出现连年下降趋向。(1)SSD需求高功能,定制化需求提升;客户特殊需求表现在固件和控制器上。(2)后期普及的闪存次要使用于中心业务场景,提升业务呼应效率。(3)SSD其他相关厂商:得一微电子、国科微、联芸科技、点序科技、忆芯科技、英韧等。混闪存储(HFA):指永世存储介质同时含有磁盘和闪存盘的存储;与全闪存储相比,混闪存储在功能和价钱上停止了一定折中。磁带库和光盘库:指以磁带或光盘爲存储介质,由驱动器及其控制器组成的存储设备;单位存储空间价钱较低,支持冷数据的临时保管,但读写功能不高。高密度、易管理、高效率的劣势成爲固态硬盘外表开展的新趋向。EDSFF 是面向云效劳、公司数据中心的NVMe SSD新形状规范,与传统SSD相比具有高吞吐、低延迟、强扩展性的特性。同时在功能、散热、功耗等方面都做一致的改良,更易适用于大容量、高密度的全闪存储阵列。(1)2020年Q1-Q3中国存储市场中全闪存储占比18.2%,且全闪存存储的增速较快,较2019年Q1-Q3同比增长20%。(二)接口&协议:1.带宽添加,延时降低,高功能和低延时需求促使NVMe协议应运而生。晚期HDD属于慢速设备,具有顺序读写的特点,主机和HDD和晚期SSD之间经过单队列停止数据交互,传输协议普通采用AHCI(初级主机控制器接口,Advanced Host Controller Interface)。随着存储介质的演进,SSD可以同时从多个不同地位读取数据,具有高并发性,SSD盘的IO带宽越来越大,拜访延时越来越低。AHCI协议曾经不能满足高功能和低延时SSD的需求,因而,存储零碎迫切需求更快、更高效的协议和接口,NVMe(NVM express)协议应运而生。(1)NVMe协议具有高吞吐、高IOPS以及低延迟的劣势。在吞吐量方面,基于NVMe的驱动器的吞吐量可完成高达16Gbps,将来32Gbps或更高吞吐量商品的使用将成爲将来开展的主流趋向。(2)在IO方面,许多基于NVMe的驱动器,其IOPS可以超越50万,局部可提供150万、200万甚至1000万IOPS。在低延时方面,许多驱动器的延迟低于20微秒,局部低于10微秒。因而,NVMe SSD凭仗杰出的功能,在2018到2023年之间以38%的复合增长率减速增长,成爲云客户、OEM厂商和公司存储数据的首选设备。(3)目前SSD商品次要运用的接口模块大多适用SATA及PCIe,局部运用SAS接口。其中PCIe具有更好的带宽速度,SATA接口+AHCI协议被PCIe接口+NVMe协议逐渐取代是技术趋向。(4)PCIe(Peripheral Component Interconnect Express)是继ISA和PCI总线之后的第三代I/O总线,是一种设备高速衔接规范,具有数据传输速率高,抗搅扰才能强,传输间隔远,功耗高等优点。PCIe的不时提速,关于数据中心、工控等各个范畴影响非同普通,但在功用完成上需求思索的成绩也很多,包括散热、供电等方面的思索。(三)组网(传输介质)组网类型:IP组网依然是最主流的组网类型,组网类型的选用取决于本钱和效率的综合均衡。次要硬件设备:交流机、路由器,新华三、华爲等市场份额较高,成熟企业爲主。(1)IP组网存储:指采用以太网技术停止组网的存储设备,罕见速率包括1Gb、10Gb、25Gb、100bG等;IP组网的兼容性较好,建立本钱较低。(2)FC组网存储:指采用FC光纤技术停止组网的存储设备,罕见速率包括8Gb、16Gb、32Gb等;FC组网的效率较高,但推销本钱和维护难度也绝对较高,普及率不及IP。(3)IB组网存储:指采用InfiniBand技术停止组网的存储设备,罕见速率包括40Gb、56Gb、100Gb、200Gb等;IB组网的延迟较低、速率较高,但推销本钱绝对较高,组网的扩展性也较弱。目前的主流的数据中心网络都是要处理多个异构零碎的互联成绩,即便是单一的大规模使用场景,包括云计算、大数据等,主流也都是以高吞吐量场景,也就是多个节点做多个事情,对节点之间的通讯延迟没有很高的要求,更看重的是灵敏的接入与扩容。所以这些场景用以太网就十分适宜。目前IP组网属于十分成熟和牢靠的技术,使用普遍,面向大中小型客户,属于占到90%以上的主流组网方式。(四)存储类型文件存储:指本身构建文件零碎后,经过互通的网络提供应效劳器或使用软件运用,支持数据文件读写和文件共享效劳的存储设备。文件存储的常用协议包括NFS、CIFS、FTP等。块存储:指将物理存储介质上的物理空间依照固定大小的块组成逻辑盘,并间接映射空间给效劳器运用的存储设备。块存储的常用协议包括SCSI、iSCSI、NVMe等。对象存储:指采用扁平化构造,将文件和元数据包装成对象,并笼统成网络URL(一致资源定位器,Uniform Resource Locator),经过HTTP(超文本传输协议,Hypertext Transfer Protocol)协议间接拜访的存储设备。对象存储的常用协议包括S3、SWIFT等。其它存储协议:包括在大数据存储中普遍运用的HDFS协议,以及表存储协议等。(五)软件定义存储-晚期主流技术道路比照次要软件比照:FC SAN、IP SAN都要有存储管理软件(如卷管理、数据的快照、镜像、备份、恢复、归档等等)。数据来源:51CTO次要厂商国际SDS商品基于开源道路爲主,Ceph占相对少数,其他有Gluster和BeeGFS。开展到如今,针对场景的代码沉淀逐步添加,自研水平继续提升,满足自主可控的诉求。(1)巨头公司华爲:FusionStorage(参考Ceph,块存储)、OecanStor 9000(参考Ceph,文件存储)浪潮:AS13000(开源Ceph,重点是文件存储)新华三:OneStor(开源Ceph,块和对象存储)曙光:Parastor(自研,文件零碎,HPC场景)坚信服:EDS(开源Gluster+Ceph,块存储、文件和对象存储)(2)初创厂商TaoCloud:XDFS(开源Gluster,以文件存储爲主),FASS(自研,新一代全闪块存储)XSKY星斗天合:SDS系列商品(开源Ceph,块和对象存储)杉岩:SDS系列商品(开源Ceph,块和对象存储)鹏云:ZettaStor DBS(自研,块存储)霄云:BOSS(自研,一致存储)焱融:YRCloudFile(自研,文件存储)龙存:Loong系列(自研,文件零碎,HPC场景)附:关于Ceph存储依据其类型,可分爲块存储,对象存储和文件存储。在主流的散布式存储技术中,HDFS/GPFS/GFS属于文件存储,Swift属于对象存储,而Ceph可支持块存储、对象存储和文件存储,故称爲一致存储。Ceph也是使用最普遍的开源散布式存储平台。Ceph的优点:存储功用;应用存储节点的计算才能,在存储每一个数据时,都会经过计算得出该数据存储的地位,尽量将数据散布平衡;由于采用了CRUSH、HASH等算法,使得它不存在传统的单点毛病,且随着规模的扩展,功能并不会遭到影响。

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