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12Gb SAS HBA的市场出路:JBOD仍然有极大需求

2016-01-12 13:14来源:比特网
导读:这篇文章的“核心HBA”,是用以连接存储系统为主流的SAS HBA卡,而不是(更准确的说是连接交换机的)iSCSI HBA、FC HBA等。

就Facebook、百度、阿里巴巴等互联网巨头所引导的趋势来看,服务器和存储之间的边界已经消失,在其规模庞大的数据中心内,未来将只存在一种设备,即服务器。这些服务器按照不同的需求,为上亿的用户提供传统计算、内存计算、文件或对象存储的能力,从外观上来看,它们恐怕别无二致。

不止于此,在互联网用户之侧,越来越多的企业客户,也正在逐渐尝试新的企业级存储方式,这其中包括两个思路:第一,以Nutanix、Maxta为代表的超融合系统供应商,正力推企业客户尝试与Facebook等互联网公司所类似的架构,“将服务器和存储统一转变为服务器,而只是在配置上略作调整以满足不同的容量或性能需要”;

第二种方式与此类似,并且实际上是超融合系统的核心技术之一,那就是Server SAN,当前以VMware的vSAN为代表的、通过将多台服务器内部存储资源(主要是SSD)连接、共享从而建立性能直追传统FC SAN存储系统的这一方式,正成为越来越多企业客户开始着手准备的业务改造方向之一。

当服务器和存储之间的边界消失,传统的SAN存储面临了极大的挑战,而在几年前Scale-out横向扩展、性能与容量线性扩展的需求驱动下,通过不断连接盘柜堆叠存储容量的JBOD的方式早已面临极大的挑战。

如上这些趋势,对EMC、NetApp、IBM等企业级存储系统供应商的市场造成了极大的影响,人们甚至倾向于认为Server SAN会是压倒传统公司的最重的一棵稻草,而EMC在ScaleIO上的缓慢步伐,以及VNX、VMAX等传统SAN存储业务的增长乏力,更让人们对FC SAN的市场信心越来越少。

但受到前述趋势影响的并不仅仅是EMC、NetApp、IBM或是惠普、戴尔,也并不仅仅是FC SAN,HBA卡市场的未来同样让人产生疑虑:HBA卡是否还有足够的市场空间发展?HBA卡的业务模式、应用领域和市场方向又在何处?

毕竟,HBA卡的最主要工作,就是作为主机(服务器)和存储系统之间的连接方式,从而帮助服务器完成特定的I/O访问及后续的应用模式。当然,也是从前面的内容我们能够猜到,这篇文章的“核心HBA”,是用以连接存储系统为主流的SAS HBA卡,而不是(更准确的说是连接交换机的)iSCSI HBA、FC HBA等。

当前,业界主流的SAS接口正在从6Gb/s朝着12Gb/s快速过渡,以PMC为代表的存储组件供应商们,在逐步构建了完整的12Gb/s SAS相关组件产品家族的同时,正在力推越来越多的企业客户采用12Gb/s SAS环境,毕竟在这个SSD(无论是PCIe SSD还是SSD)正越来越多的被应用的当下,6Gb/s SAS的用武之地只能越来越多的被用以连接速度缓慢的SATA硬盘。

但正如前文所说,虽然SAS仍然是当今服务器最广泛采用的标准存储接口,但在存储系统形态发生了巨大变化的今天,SAS HBA一方面在性能、带宽上,很难负荷性能越来越快的SSD(比如NVMe SSD),如果后端连接的是一个SSD JBOD显然SAS接口会捉襟见肘;另一方面,存储系统形态的变化,让JBOD这样核心目的是扩展容量的架构面临着极大的挑战,这更进一步让SAS HBA(即使是12Gb/s SAS)的市场前景令人好奇:到底PMC推出全新的12Gb/s SAS HBA系列产品的市场定位和业务应用前景如何?

PMC推出了怎样的新一代SAS HBA?

2014年9月,PMC公司宣布与惠普达成协议,获得后者HP Smart Array的核心软件、固件及管理技术的专利授权,其中包括其中包括与RAID、HBA、交换技术、驱动及管理工具相关的软件及固件IP,HP Smart Array的优势在于,它是惠普引以为傲的HP ProLiant工业标准服务器(当前是HP ProLiant Gen9)的核心存储部件。

同时,HP ProLiant长期致力于从软件的角度实现系统优化,HP Smart Array在软件上的优势是相当明显的,并且HP Smart Array涉及到的非常广泛的产品应用市场,包括惠普的传统机架服务器、刀片服务器、云服务器以及面向大数据应用高密度服务器。

提及PMC获得HP Smart Array的专利授权,并将其纳入其自身的产品体系中,PMC公司高扩展解决方案事业部产品及渠道营销总监Troy Winslow认为:“这显然非常有助于PMC借助HP在SAS HBA方面的长期积累,建立更为强健的发展路线图,并向客户提供更可靠的产品承诺。”

“要知道惠普公司在HP Smart Array产品线上,有超过100名Firmware工程师,对于惠普来说,他们可以通过PMC更快、更经济的获得产品;对于PMC来说,这显然是一笔宝贵的资产,尤其是在软件方面。”

于是,在2015年年末PMC推出了HBA 1000 系列12Gb/s SAS/SATA HBA卡,这是PMC Smart系列中的首款产品,硬件上基于PMC Smart IOC芯片,结合多年前PMC收购的Adaptec板卡产品线的资产及其“历经8代研发的驱动及产品兼容性”,更重要的是,鉴于惠普是当前全球x86(即工业标准服务器)市场份额第一且出货量占全球份额最大的供应商,HBA 1000系列称得上拥有“业内部署最为广泛的Smart IP软件堆栈”。

“当前市场上超过一半的SAS/SATA接口控制器来自于PMC,相对于竞争对手,我们总是走在SAS市场的前面,而且在性能、功能和功耗方面都比竞争对手要领先。”Troy Winslow表示,新一代的PMC Smart系列解决方案,是“全面从现有基于Adaptec产品的重要的过渡”,是“将原有的广泛被认可的驱动程序兼容性和全新的Smart IP相结合的产品”。

Troy Winslow表示,无论是现在还是未来的PMC Smart系列解决方案:“所有产品都具备相同的Adaptec 管理工具和附带的驱动程序的支持。”而从他所展示的Smart解决方案的架构来看,这一点也确实毋容置疑。

在新的Smart解决方案架构中,PMC加入了来自于HP Smart Array的新驱动程序,与原有的Adaptec ARC In-box驱动完全处于并列关系,这显然是为了适应大量HP ProLiant服务器的客户及惠普公司OEM的需求,但值得注意的是,虽然底层仍然是PMC的控制器芯片(下一代将会是28nm,进一步降低功耗,提高性能)和硬件抽象层,但原有的ARC固件层被全新的Smart IP固件所代替了。

提到这一区别,Troy Winslow提到了两点:第一,Smart IP固件是充分融合了来自惠普的技术进行优化的固件,是PMC和惠普两家公司在Firmware领域优势的叠加;第二,这不会影响产品驱动程序的兼容性,也并非表示ARC固件层被完全替代掉。

此外,Troy Winslow表示,Adaptec的管理工具,如arcconf和maxView仍然是新解决方案的管理层工具,“PMCAdaptec 的经典HBA产品线及未来的SmartHBA、Expander方案中全面采用统一的管理工具及驱动程序”。

回到具体的产品,PMC此次推出的HBA 1000系列12Gb/s SAS HBA卡,采用x8 PCIe Gen3主机接口,支持12Gb/s SAS & 6 Gb/s SATA接口,采用节省空间的半高、MD2尺寸,支持Mini-SAS HD连接线(这意味着服务器OEM供应商可以把它安装在空间狭小且需要原生SAS连接的服务器内,比如2U甚至是2U的Twin系统,如联想某些服务器支持2U 16块2.5寸SAS SSD,这意味着所有连接的SSD都是直连),提供16端口。

据PMC方面提供的数据显示,HBA 1000系列SAS HBA卡在使用SAS SSDs的情况下达到每秒130万次的IOPS。相比不带HBA最多直连10块SATA SSD的服务器配置,HBA 1000可为采用SATA盘作应用加速的云数据中心提供了2.5倍的吞吐量及85%的随机读性能的提升。

但更为重要的是,相对于(显而易见的)竞争对手,PMC承诺“平均功耗比竞争对手的HBA低60%”,Troy Winslow表示,这得益于PMC Smart IOC芯片的高节能性,他同时指出,“下一代芯片采用28nm制程工艺,能耗会更进一步得到降低。”——在PMC的对比中,以16端口型号为例,PMC的HBA 1000的功耗为11.45w,竞争对手的16端口型号功耗为27.8w。

为什么是16端口对比?原因是不仅竞争对手在这一代产品上没有24端口(事实上,上一代也没有)产品,PMC在2013年推出首款SoC 24端口SAS HBA以及24端口RAID卡之外,这一代HBA 1000产品线中,也没有24端口产品。

HBA 1000包括16i、16e、8i8e、8i及8e共五个型号,数字代表端口数量,i和e分别代表内部端口或外部端口,为什么没有24端口的产品?

就性能和应用而言,需要多端口的应用通常是借助多端口分散磁盘(或SSD)的I/O,从而获得更好的性能表现,就SSD时代来说,显然更可能需要的是SSD这样的高性能设备,以SAS SSD为例,采用12-16个12Gb/s SAS SSD时,性能已经会接近PCIe接口的极限,就16i(16个内部连接)来说,基本上已经是最理想的选择了。除此以外,显然也不会有多少人采用纯SSD的JBOD,16e自然也足够用了。

但Troy Winslow表示,这并不意味着PMC不会推出24端口的HBA 1000系列产品,一方面,某些用户对24端口直连有着比较大的喜好,希望采用24端口纯原生方案,采用的存储介质也有一定的SAS/SATA SSD,但部分目的是为了提供更大的存储(冗余容量);另一方面,部分用户不仅希望比16个端口要多的接口,也不希望负担额外的Expander(扩展器)的成本:“所以接下来我们还是会推出24端口的HBA 1000系列卡。”

此外,值得注意的是,PMC为HBA 1000系列提供了支持256台设备的最大连接数量,以及为HBA提供4K原生区段支持,随着磁极尺寸不断缩小,6TB、8TB乃至10TB大容量硬盘的出现,4K扇区是未来大容量硬盘存储的必然趋势之一。

JBOD仍然有着相当大的市场空间

从PMC的HBA 1000来看,这确实是一款很好的产品,性能好、功耗低、端口多且占用空间小,但它也必须“学以致用”,有用武之地才能称得上成功的产品,对于SAS HBA来说,如今有哪些应用仍然有很大的市场空间呢?

Troy Winslow认为,除了传统的与存储子系统,如SAN或NAS存储系统的连接之外,SAS HBA至少还有四类仍然在数据中心内应用广泛的应用模式。

首先,服务器内部连接的市场潜力很大,“HBA 1000的MD2规格及高端口数可以让横向扩展服务器得以在有限的空间内实现最高的密度。” Troy Winslow表示,在横向扩展的需求下,SAS/SATA SSD的市场仍然有非常大的潜力空间,单台服务器可以直连最多16块磁盘(或是SSD),或是通过扩展器提供更多的内部连接,甚至可以在服务器内部构建SSD+HDD的分层存储。

换句话说,即使是横向扩展的服务器集群,抑或是vSAN的Server SAN,服务器内部成本相对较低但是同样能够满足大部分性能需求的SAS/SATA SSD(+HDD)的应用模式仍然需要大量的、高性能的SAS HBA。

其次,高可用性场景仍然广泛存在,在双节点连接HA JBOD的情况下,带有两个节点的HA集群,提供故障恢复(SAS双通道)的应用场景仍然是普遍存在的,Troy Winslow表示,相对于现有的诸多复杂HA集群方案来说,基于单服务器单HBA卡连接HA集群的方式更为经济。

但对于SAS HBA来说,最为广泛的应用场景显然还是JBOD,但在横向扩展的时代,JBOD是否仍然有较大的用户需求呢?

“2U服务器或空间限制的服务器,仍然有突破狭小空间进行扩展的需求,同时,企业仍然希望有低成本的高性能或高容量存储需求,而且互联网公司现在也有着越来越多的JBOD需求。”

在大容量存储扩展,特别是冷存储或温存储领域,JBOD仍然有较强的生命力,比如说一家名叫AMAX的公司,就推出了名为StorMax OCP JBOD的冷存储方案,提供2OU高度、30块3.5寸硬盘、SAS接口的冷存储方案,支持12Gb/s的SAS。在这一方案中,不仅是传统的JBOD(即无处理能力,纯粹的存储扩展柜),还提供一种使用英特尔Atom C2000系列处理器的带有微服务器性质的JBOD系统。

从AMAX StorMax OCP JBOD的名字中不难发现,它正是Facebook的OCP项目规范下的产品,严格说来,是OCP Knox 2OU 30x 3.5" Drive JBOD Storage(Open Vault JBOD存储系统)——在OCP中的Open Vault设计中,定义了名为Knox的JBOD存储,用以面向互联网行业的冷数据存储(低性能的或长期不使用数据的存储)。同样,在天蝎2.0中,也定义了类似的JBOD设计。

此外,同样在OCP项目内,微软于2014年也贡献了一款JBOD刀片设计,显然在互联网行业,JBOD还有很大的用武之地。

“无论是单个服务器连接多个JBOD,还是集群环境单个服务器带有两个HBA卡(有/无 MPIO),JBOD的需求仍然是广泛存在的,除此以外,HBA 1000还可以同时提供单台服务器内部及外部连接,外部连接在支持JBOD之外,还支持类似磁带驱动器这样的设备,可以构成很好的分层存储方案。” Troy Winslow认为,JBOD还有很大的市场基础,只是市场的目标用户不再是那些需要高性能、大容量的中大型传统企业及其存储环境,在互联网市场,JBOD找到了新的市场。

另外值得注意的是,虽然12Gb/s SAS有着其局限性,x8的PCIe接口也存在着局限性,但系统的局限性很可能来自于物理尺寸、电源及冷却限制,而不只是HBA 1000这一类12Gb/s SAS HBA卡本身。

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JBOD HBA卡
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