【ODCC专家视角】以太网赋能新一代云存储网络

新一代云存储网络

当存储网络首次流行开始在97年前后时，这个词一般指光纤通道 (FC) 网络上的数据块存储。

原因有两个方面： 第一，光纤通道被视为唯一的专用存储网络技术；第二，一般构建存储网络的人都想要高性能数据块存储。

传统的存储网络是光纤通道

以下因素使光纤通道成为存储网络的选择：

Ø 光纤通道是无损的网络，以太网则有损。

Ø 大部分网络存储是块存储 （幸运的是， FC 基本上只能做块存储）。

Ø 需求还未充分释放：没有云，没有互联网，没有 Facebook。

Ø 大多数存储网络规模相对较小。

Ø 它认为使存储网络可靠和安全的必由之路是要它从常规网络物理上分离。

FC 的速度更快：以太网在 100 Mb的同时期FC 是1 Gb ，以太网 1 Gb的时候FC已经达到了 4/8 Gb。

光纤通道存储区域网络 (SAN) 很大程度上像 Siebel、 Oracle、 SAP、PeopleSoft, 为关键和性能敏感的应用程序提供服务。由于存储量是相对较小，并且使用他们的应用程序关联的数据很有价值，因此客户对为存储构建一个单独的网络所消耗成本并不敏感。

进入云时代

随着云时代的来临，增长成为主旋律，社交媒体的广泛使用开始模糊专业和业余的数字内容，基于块的数据开始转移到基于文件的数据，我们看到非结构化数据的内容增长有巨大的转变。

内容和存储的世界越来越多地朝数字和面向云的世界转移。 云和云存储有几个重要特点：

Ø 规模： 无论是在百TB级别私有云还是到 EB级别的公共云基础设施不仅规模巨大而且在不断发展。云存储网络必须能够方便地扩展以适应快速的增长。

Ø 经济效益： 云存储通常是分布式的，比典型的企业级存储需要更多的节点和网络端口。因此，网络基础结构必须是廉价、 高效;这是我们看到公共云始不断地降价，以保持竞争力的原因。

Ø 专注于文件和对象：块存储确实很重要，但文件和对象内容的数量增长得更快。 数据库相关的数据源年增长率为30％，而视频，照片和非结构化文件增加了却高达100％。

Ø 融合网络：当寻求效率时，Cloud架构师更愿意用一种网络技术解决所有问题，当然和以太网已经被普遍采用有一定关系，而未来的趋势是必将继续使用它。

图一 存储形态角度看存储市场未来发展趋势

毫不奇怪，所有大型云提供商都选择以太网进行标准化，因为它相对便宜，易于理解和快速部署。 即使在许多大型企业（非云）部署中，客户也表示他们的数据增长比预算快得多，而以太网提供了最大的灵活性。

以太网创新

幸运的是，随着云端客户数量的增加，以太网技术也在迅速发展。 2005年随着供应商在同一时间内开始销售10Gb以太网和8Gb FC，以太网在吞吐量方面和FC已经势均力敌。 2011年以太网交付了40Gb / s以太网。 如今，以太网已经交付100Gb适配器和交换机两年多时间，并且定位良好，Mellanox近日已经宣布了400Gb / s的开放以太网。而FC主流速度只不过16Gb/s，最高速度也不过32Gb/s,带宽上已经有了10倍以上的差距。已经从二者势均力敌变为以太网遥遥领先FC网络。

图二 光线通道和以太网端口速率发展对比

数据中心桥接（DCB）超越了带宽，在2010年推出无损的以太网。 最初的目的是支持以太网光纤通道（FCoE），不过已经扩展到包括iSCSI，SMB Direct和NVMe在内的其他协议。 远程直接内存访问（RDMA）的另一个发展是在2010年被添加（作为RDMA over Converged Ethernet：RoCE）作为以太网规范，并于2011年首次发布。这使以太网具有更高的性能水平，效率大大提高并且也是RoCE在今天的几个生产云部署中取得成功的原因。

图三 使用RoCE的以太网性能提升明显

以太网还增加了QoS和虚拟化解决方案，以优先考虑存储流量，并在需要时创建逻辑上独立的存储网络。 它包括用于安全的强大的加密和认证选项，以及用于流量管理和监控的强大工具。

图四 存储市场端口形态占比

图四存储市场端口形态占比中也清晰的显示出虽然光线通道占比超过50%，但是连年下滑的趋势已经非常明显，而以太网为基础的NAS和iSCSI增长迅猛。

以太网生态系统

以太网具有巨大的生态系统 - 至少有6个重要的高速网卡供应商和数十个交换机供应商。 由此产生的竞争推动了创新，同时降低了每端口的价格。 这正是云提供商支持其增长和不断降价所需的技术曲线。 像25，50和100GbE这样的新速度为每个端口提供更多的带宽，通常减少所需的端口数量。 并且以太网可用于块，文件和对象存储，以及计算和管理流量。这使得网络带宽能够经济高效地扩展，以支持位于云和Web数据中心环境中的服务器和存储解决方案。

一切尽在云端，包括存储以太网

几乎所有大型云服务提供商都实现了以太网的存储。 一些设置单独的逻辑或虚拟网络来隔离存储流量，而另一些则简单地提供足够的以太网带宽来处理所有类型的流量。 通常，它们使用用于块的iSCSI，NFS或SMB文件，以及用于对象存储的AWS S3或Swift类型的API。 在某些情况下，还使用分布式存储解决方案，如Ceph或HDFS。 一些云还在使用10GbE和40GbE，而其他云已经开始迁移到25/50 / 100GbE技术。

八月阿里云宣布，阿里云华北5地域（Region）将于10月开放服务，该地域将部署领先的人工智能、机器学习计算资源及国内首个全系Skylake+25G网络的环境，提供高性能、高可用、低时延、低成本的云计算和人工智能服务。再次验证25G以太网及高速以太网的普及势不可挡。

现在可以清楚的看到，为云构建存储网络有很多选择和不确定性，但有一点是可以肯定的，那就是：它必定构建在高速智能以太网上。

作者简介：

张辉， Mellanox 公司亚太区解决方案营销总监，负责Mellanox公司解决方案的战略合作、创新方案、市场开发与技术推广。张辉拥有多年的基础架构解决方案架构、规划、市场营销经验，在存储架构、云计算及数据中心都有相当的积累。