專欄
作者：韓曉明
隨著近兩年雲計算概念被炒得熱火朝天，存儲也被戴了頂“雲”帽子。不但EMC、HDS、IBM、NetApp這些存儲巨頭們帶頭搖旗呐喊，推出了各自的雲存儲解決方案，其他很多互聯網公司、軟件企業、電信設備供應商等大型企業也紛紛加入，推出自己的雲戰略。一時間，公有雲、私有雲等各種雲產品、雲方案，連篇累牘地刺激著觀眾的眼球。在這股“雲”浪潮的推動下，湧現出一批具有獨特商業模式的公司，如國內的金山推出了快盤服務，華為也宣布組建雲計算產品線。國內一些在存儲領域默默耕耘的技術型公司逐漸暫露頭角，如中科藍鯨的藍鯨集群文件係統就贏得了同行的認可，獲得了多個OEM訂單，正在一步步從幕後走向前台。
然而，雲存儲一般作為存儲服務而存在，而那些在底層支撐的傳統的存儲技術如磁盤、磁盤陣列技術也在悄然的進化中，不但繼續服務於傳統數據存儲應用，瓜分仍在以兩位數增長的外部存儲市場，也為雲計算和雲存儲提供了物質保證和最基礎的支撐，本文將對此就做一個簡單的介紹。
硬盤技術
自從1956年被IBM發明至今，傳統的機械硬盤（又稱溫徹斯特硬盤、溫盤）技術的發展從沒有間斷過——磁盤麵密度不斷加大、性能不斷提高、體積不斷縮小，但其結構上並沒有發生本質的變化。由於機械讀寫裝置的存在，硬盤的平均隨機尋道時間無法得到突破性提高，即便是最高性能的磁盤仍然停留在ms級，使硬盤參數中一個非常重要的指標——IOPS（每秒IO數量）隻能徘徊在幾百次的量級。因此各大存儲廠商為了滿足事務處理類需求，往往需要采用幾十塊甚至數百塊磁盤來獲得高的IOPS性能，同時配備大容量的緩存，不但係統規模龐大，為了處理磁盤失效、緩存一致性等問題也導致高端磁盤陣列變得非常複雜。
但這種情況在SSD的出現後發生了轉機。SSD又稱為固態硬盤，早期分為基於NANDFlash Memory和基於DRAM兩種類型。由於DRAM芯片的存儲密度太低，驅動和控製器芯片邏輯複雜，難以做到很大的存儲係統容量。相比較而言，同等存儲空間的設備的造價非常昂貴，目前已經很少被采用。而廣泛采用的NANDFlash Memory作為固態硬盤的存儲介質。由於沒有了傳統硬盤的機械讀寫裝置，固態硬盤的隨機讀寫性能大幅度改善，一塊普通SSD的小粒度IOPS可以輕鬆達到上萬，對比機械硬盤的幾乎是成數量級的提升，一塊磁盤的IOPS甚至可達到過去一個磁盤陣列的，在大量讀操作的場景下SSD磁盤體現得更為明顯。SSD磁盤和傳統HDD磁盤相比還具有性能、環保、防震等優勢。由於這些天生的優點，SSD被認為是替代現有磁盤的新一代存儲技術，一些如Intel、STEC等廠商推出了麵向企業應用的SSD硬盤產品，STEC甚至被應用到EMC的頂級磁盤陣列當中。在采用SSD的企業級存儲係統中，既有一般的標準FC接口的磁盤陣列，也有在磁盤陣列中充當“0”級存儲的存儲加速層，而像新型SSD存儲廠商FusionIO更是推出了基於PCIE總線的SSD存儲係統，在小型數據庫、搜索，以及互聯網當中得到了成功應用。
但SSD也有它的問題，和機械硬盤相比其故障模型上存在很大的不同。機械硬盤故障有兩種：一種是突然失效，這和使用時間有關，具有較大的時間離散性；另一種是出現壞扇區，也稱壞塊，這種故障具有時間和空間的雙重局部性，而且和讀寫次數幾乎不相關。而SSD的失效模型則根本不同，幾乎隻和寫入的數據量相關。由於其存儲單元的擦寫壽命隻有1萬次（MLC）～10萬次（SLC），SSD硬盤開發商們開發了如“磨損平衡”、“失效空間預留”等各種技術來盡可能延長SSD的使用壽命，雖然效果很明顯，但仍然無法避免理論上的失效問題，尤其是采用多塊相同型號SSD硬盤組成的磁盤陣列在寫入一定量的數據後會存在固態盤集體失效的風險，這一點對於很多關鍵應用來講是致命的。
從長遠來講，SSD磁盤乃是大勢所趨，各家存儲係統供應商也都有固態磁盤陣列提供，在一些對隨機性能要求苛刻的應用當中的確發揮得很出色。但就目前來說基於SSD的磁盤陣列仍然處於起步階段，並沒有經過長時間的實際應用的考驗，對於那些對業務連續性要求遠高於性能要求的業務，在磁盤陣列中使用SSD硬盤還須多分謹慎。
存儲接口技術
IDE接口和SCSI接口分別誕生於1986年和1987年，分別定位於桌麵和服務器市場， 在SATA接口和SAS接口出現之前各自統治桌麵和服務器硬盤市場20年。隨著數據重要性日益提高，存儲係統也越來越受重視。而1997年出現的光纖通道（Fibre Channel，FC）技術則第一次把存儲推上了一個新的高度，存儲係統成為獨立的係統而不再是服務器係統的“附件”。
FC一麵世便帶著其貴族般的特征：雙端口硬盤支持高可用，串行通信接口支持數據包交換，光纖傳輸提供高帶寬傳輸，並支持磁盤熱插拔、連接設備數量大、遠程連接且連接可靠等先進功能，一經推出便牢牢占據了高端磁盤陣列的市場。即使現在仍然也廣泛應用於中、高端磁盤陣列當中，在外部存儲市場占據主流地位，但這種情況在SAS接口出現後逐漸發生了轉變。