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SAN 存储国产化替换解决方案|信创专题

  在《生产级 VMware 虚拟化方案替换路线与评估》一文中,我们评估了信创背景下 VMware 虚拟化的替换方案。鉴于国内许多企业仍采用“x86 服务器配合虚拟化 + SAN 网络交换机 + 集中存储阵列”的三层架构,本文聚焦存储层面的信创转型与架构升级方案,分析企业在替换 SAN 存储时需要考虑的因素并给出转型路线,为企业 IT 信创转型提供一些参考。

  为什么需要 SAN 存储信创转型与架构升级

  近年来,随着信创的国家战略化,金融、电信、医疗等关键行业加强了信创产品的重点推广。存储是企业 IT 基础架构的核心,不仅是影响信息安全的关键组件,其可靠性和性能都会对企业关键业务乃至整个数据中心产生重要的影响。因此 SAN 存储的信创转型是众多行业企业自现在至未来几年间需要重点完成的任务。

  同时,企业数字化和互联网化转型带来的爆发式的业务与数据量增长,也让传统的 SAN 存储架构结构复杂、性能瓶颈、扩展困难和运维复杂等问题日益凸显。这些架构、性能与运维上的局限性也促使企业将 SAN 存储架构升级提上日程,作为企业基础架构现代化转型的重要前提。

  SAN 存储转型的评估要点

  那么,在选择 SAN 存储的转型方案时,企业应重点关注哪些要点?

  1. 真正符合信创要求

  首先,转型方案必须符合监管机构对信创的要求。存储产品不应简单符合国产要求,并采用信创技术栈内的 CPU、操作系统,更应对核心软件具备真正的持续开发和掌控能力。

  2. 架构符合技术趋势以持续应对业务快速发展需求

  鉴于上文提到的 SAN 存储架构不足,Gartner 等权威机构给出了现代化的存储和基础架构至少应具备的核心特征*:

  · 软件定义模式:不再使用专有的存储硬件和网络,而是使用软件,以及标准和易于维护的服务器与万兆以太网交换机构建;

  · 分布式架构:具有更好的弹性,并通过扩展获得更高的并发处理能力;

  · 资源集中管理:资源池化,在统一的资源池内性能和容量都可以按需配置,而且数据可以自动均衡;

  · 自动化和智能化的运维:自动化、智能化大量操作,缩短运维时间,降低运维人员要求,将 IT 人员解放出来着手更创新的工作。

  3. 特性、性能、案例、团队专业性等多个维度确保转型产品具备承载重要生产业务的能力

  无论采用何种架构,转型后的产品都应具有丰富的企业级高可用特性,确保在不同故障和灾难级别下,均能达到业务要求范围内的业务连续性和数据可靠性,并可满足为重要生产业务提供稳定的高性能、低时延的要求。而且,鉴于信创技术栈下涉及的新产品较多,整个方案在生产环境的运行案例是重要的评估因素。但由于业内信创技术栈下产品的发布时间普遍不长,参考效果有限,供应商原有的非信创产品是否已经具备大量的生产业务承载案例,也是降低选型风险的一个重要参考因素。最后需要强调的是,产品与方案的重要业务承载能力不仅来自产品本身,供应商在从前期规划到后期运维的专业服务能力同样是机构选型评估重点。

  信创背景下 SAN 存储转型路线评估

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  信创背景下 SAN 存储转型路线

  上图给出两种信创背景下 SAN 存储转型方案,即采用国产 SAN 存储产品和国产分布式存储产品(包括存算分离和超融合两种部署形态)。

  1. 国产 SAN 存储直接替代

  企业可将当前使用的国外 SAN 存储更换为国产 SAN 存储产品。但这种方案存在诸多弊端:

  · “国产 SAN 存储”并不一定意味着“信创存储”。一方面,虽然目前国内 IT 厂商具备了自主研发中端存储的实力,但之前大多基于 x86 平台,并非符合信创要求的产品。基于海光、鲲鹏、飞腾等国产 CPU 的硬件,则需要全新的信创设计;

  · SAN 存储使用专用的硬件,整个产品稳定的迭代周期较长,同时基于信创 CPU 的硬件性能还不够理想;

  · SAN 存储的转型,不仅涉及存储本身,还涉及光纤交换机,业内目前还没有很好的替代,目前只能以 IP SAN 模式为主,配合高速的以太网并引入 NVMe-oF 技术后,才能有效降低链路的访问延迟;

  · 如上分析,弹性扩展能力等架构本身的局限性依旧存在。

  2. 分布式存储(软件定义):在完成架构升级的同时实现信创转型

  与 SAN 存储架构不同,分布式存储基于全分布式架构,由多节点构成存储资源池,通过将数据分散存储到多个数据存储服务器上,整合系统存储资源。分布式存储有诸多好处:

  · 消除传统控制器架构瓶颈,提升系统并发性能和资源利用率;

  · 在信创技术栈,分布式的架构可以部分弥补国产 CPU 性能不足的问题;

  · 目前的分布式存储都是软件定义方式实现的,和基于鲲鹏、海光 CPU 的服务器适配相对容易,且产品的迭代周期短,并可通过提升软件高可用特性弥补国产硬件可靠性不足带来的问题。

  对于替换 SAN 存储的分布式的块存储,目前有两种部署形态,即存储与计算分离部署的分布式存储,以及存储与计算融合部署的超融合架构。超融合架构的一个核心特征是其融合了计算虚拟化、分布式存储和网络等组件,使得架构更加精简,节省机房空间且易于维护,同时,超融合可结合 I/O 本地化等技术,在虚拟化环境下可以进一步提高性能、降低时延。

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  传统架构与分布式存储架构对比

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  存算分离与超融合部署模式对比

  从上表可以看出,两种部署模式虽然都采用了分布式存储,但超融合部署更加简单,占用空间更小,并能够进行计算和存储资源的统一扩展,从而降低整体成本。因此,在虚拟化环境下,超融合部署更具优势,能够为大部分企业提供高性价比的基础架构服务。而分离部署的模式则在使用上更加灵活,可以独立的构建支撑各种计算负载的分布式存储资源池。

  相关厂商格局和技术来源

  · 国产存算分离分布式块存储厂商格局

  目前,国产品牌分布式块存储产品种类繁多,但核心技术来源主要是两类:一类是以 Ceph 为核心,进行二次开发的,如新华三、浪潮、深信服、XSKY 星辰天合等;另一类是完全自主开发,以华为和 SmartX 志凌海纳为代表。以 Ceph 为核心发布的产品大多支持多种存储访问协议,但基于其核心技术架构,优势场景主要是对象存储。而 SmartX 志凌海纳等品牌则更注重针对块存储场景进行更多针对性的优化,从而提供更极致的性能和稳定性**。

  需要强调的是,对于软件定义产品,是否提供软硬件解耦的交付形式,即对于用户方案构建的灵活性也应是产品选型的重要评估因素。在以上厂商中,新华三、浪潮、华为等传统 IT 大厂仅提供软硬件绑定的方案,但 SmartX 志凌海纳、XSKY 星辰天合等独立产品供应商则会提供软硬件解耦的灵活交付形式。

  · 国产超融合厂商格局

  IDC 发布的《中国软件定义存储 (SDS) 及超融合存储 (HCI) 系统市场季度跟踪报告,2021 年第四季度》报告显示,中国超融合软件市场份额排名靠前的国产品牌分别是华为、新华三、深信服、浪潮和 SmartX 志凌海纳。其中,SmartX 志凌海纳作为近两年增长速度最快的独立超融合厂商,在金融行业超融合软件市场占有率排名第一,并且在金融机构内获得良好口碑。通过官方新闻可以看到 SmartX 志凌海纳已通过闭源自研超融合软件在金融行业落地超过 150 家客户,总计部署超融合节点超过 3500 个,其中信创相关节点超过 400 个,并已具备多个生产业务案例,是通过超融合架构以及核心的分布式块存储支撑金融级别生产业务的良好范例。

  下表为根据已有资料整理的国产超融合厂商技术栈来源和交付方式:

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  可以看出,在超融合产品上,用户面临更多维度的选择。首先,核心组件分布式存储在技术路线上有更多来源,且在产品交付形态上,用户同样可以根据需求选择绑定或解耦的方案。对于超融合架构,以上产品都可实现虚拟化和存储同步完成信创替换;而支持 VMware 虚拟化的超融合产品,则提供了存储和虚拟化逐步替换的可能性,用户可根据实际情况进行选择。

  总结

  通过以上分析可以看出,无论是存算分离还是超融合架构,分布式架构和软件定义都为 SAN 存储的信创替换和云化转型带来更大的收益,而构建完整的评估体系,深入了解国内主流厂商的技术来源、交付形态等差异,则更有利于机构选择适合自己的技术路线和供应商,降低转型风险,满足更多业务需求。

  附:志凌海纳 SmartX SAN 存储信创转型方案

  基于创新的架构与自主研发的分布式存储,志凌海纳 SmartX 既为企业用户提供存算分离式分布式块存储软件 SMTX ZBS,也提供融合部署的超融合基础设施(包含超融合核心软件 SMTX OS、SMTX Halo 超融合一体机和统一管理平台 CloudTower)。凭借金融生产环境验证的“生产就绪”能力、核心组件的完全自主可控、充分适配及优化的信创生态、精简的架构与灵活的扩容,志凌海纳 SmartX 可帮助用户同时实现存储的云化转型和信创转型。

  其中,SMTX ZBS 具备金融级的稳定性和可靠性,可部署在大规模虚拟化、私有云、容器等环境中,并可接入多种计算平台,构建生产级高可用、高性能、易扩展、易维护的存储资源池。

  而包含分布式存储 ZBS 与原生虚拟化 ELF 的 SmartX 超融合核心软件 SMTX OS 可同时实现虚拟化和存储的信创转型,并通过深度性能优化弥补信创硬件性能不足,同时具备双活集群、异步复制、网络与安全等高级功能。

  目前,SmartX 信创方案适配海光、鲲鹏等国产 CPU,并已在证券、保险、银行、期货等行业大量金融机构落地超 400 个节点,涵盖关键生产业务、生产业务数据库、一般生产业务、办公应用系统等多种场景。

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  券商生产级信创云案例

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  银行生产级信创云案例

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  金融行业信创代表客户

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