现状概述
大量 IDC 研究显示，尽管闪存存储的总体采用率增长迅速，但各个企业内部的采用程度却不尽相同。闪 存使用范围涉及之广，从一些有选择地使用闪存进行数据缓存的组织，至那些在多层存储实施中将闪存 部署为第一层的企业。而使用闪存来永久存储主数据、二级副本甚至归档的企业却寥寥无几。
此外，为最终用户部署闪存存储的方式也林林总总，各式各样。“最简单的”实施方式是，以 PCIe 闪存 卡的形式提供闪存，这常见于服务器和一些存储阵列。而在混合存储阵列中还提供了另一种形式的闪存 （例如那些专门用于支持硬盘驱动器 [HDD] 和固态驱动器 [SSD] 的存储阵列）。这些阵列通常代表业 已成熟的新一代存储平台，这些平台不仅功能丰富，而且为了在混合存储介质中加入 SDD，该平台还 在不同级别进行了优化。通常而言，混合阵列可以灵活地配置采用 HDD/SSD 的混合存储，既可以只配 置几个固态驱动器，也可以采用全闪存配置。一些供应商不断开拓创新，在业已成熟的现有存储平台基 础上，打造出一套全新的全闪存产品。由此，专为闪存设计的一套全新全闪存阵列 (AFA) 便应运而生。 如今，这一细分市场现有的产品既来自于一些市场领先企业，也来自于少数初创企业，这些企业凭借闪 存技术优势打造未来。 IDC 预计，从 2013 年至 2018 年，AFA 市场将以 46.1% 的 CAGR 稳步增长， 2018 年底将达到 33 亿美元（请参见图 1）。与此同时，混合闪存阵列市场则以 8.1% 的 CAGR 不断增 长。相比之下，在同一时期，整体企业外部存储系统市场的 CAGR 预计将呈个位数缓慢增长。
2013 年至 2018 年全球全闪存阵列和混合闪存阵列最终用户开支
注释：详细信息请参见 IDC 发布的《Worldwide All-Flash Array and Hybrid Flash Array 2014–2018 Forecast and 1H14 Vendor Shares》（《2014 年-2018 年全球全闪存阵列及混合闪存阵列市场前景及 2014 年上半年的供应商市场份额》）（IDC＃252304， 2014 年 11 月）。
来源：IDC，2014 年 11 月
这种高增长率背后的主要推动因素是什么？什么因素促使最终用户对全闪存阵列产生浓厚兴趣？近期， IDC 对在美国的 300 名最终用户进行了调查访问，调研结果显示，性能、价格和可扩展性是购买全闪存 阵列的三大因素。毋庸置疑，性能是选择全闪存阵列（以及整体闪存）的一大动因，而价格和可扩展性 则标志着最终用户对选择闪存有了新的重要标准。多年以来，业界采用多种衡量指标来比较不同类型的 存储系统，其中最常见的做法是，采用 IOPS 比较性能，而采用每 GB 原始成本来比较价格。对于前者， AFA 略胜一筹，而对于后者则稍逊一筹。闪存介质极为昂贵，哪怕是与 15K 性能优化型 HDD 相比也是 如此，不过， 正如 IDC 以及众多行业专家所说，采用相同的每 GB 成本来比较基于闪存的系统和基于 HDD 的系统，结果会产生误导。早期闪存明显的优势之一就是其卓越的性能，在这之前需要使用多个 性能优化 HDD 才能实现，但相比闪存，其延迟也极为严重。除此之外，目前大多数 AFA 产品都具有内 置的实时数据压缩功能，可以优化待处理、传输和存储的数据量。对此加以考虑，才能更加合理地比较 闪存系统和 HDD 系统的总拥有成本 (TCO) ，估值必须包含多种度量指标，例如，每 IOPS 的成本、每 可用 TB 容量的成本和运营成本优势等。因此，调查受访者将降低 TCO 视为紧随可靠性和性能之后的 一个重要 AFA 优势也就不足为奇了（请参见图 2）。
全闪存阵列的主要优势
即便具备所有这些优势，全闪存阵列也并非能够满足所有存储需求，适用于每一位存储最终用户。此调 查以及 IDC 的其他研究结果表明，大多数最终用户仍然不急于采用 AFA。AFA 普及速度慢的原因有多种：
- 尽管 AFA 的 TCO 具有显著优势，但许多 AFA 依然价格不菲。大多数 AFA 产品都主打中高端 市场，平均销售价格超过 10 万美元。对于性能对业务运营起关键作用的环境，价格高昂也可以 接受，但是，对于希望提升存储系统性能的一些用户而言，高昂的价格会让用户难以承受。不 过，这种情况可能会有所改变，因为一些供应商已经开始提供售价在 10 万美元以下甚至低至 2.5 万美元的产品。
- AFA 市场尚未成熟，不足以让主流用户将存储预算花费在尚未历经时间检验的系统（或供应商） 上。
- 最重要的是，“全新设计的”全闪存阵列采用的是新开发的操作系统和软件，因此，解决方案往往 缺乏“闪存优化”平台的许多高级数据管理功能。性能要求严苛的任务关键型应用程序作为 AFA 的主要用例，无法在孤立环境中运行。这些应用程序亟需企业级数据生命周期管理功能。对于 一些最终用户而言,目前的全闪存阵列产品缺乏此类功能可能无关紧要；但对于许多最终用户而 言，在选择如何在其存储环境中融入闪存存储时，经验证的企业级功能是否丰富就成为一项决 定因素。对于他们来说，构建于业已成熟的现有存储软件平台之上的全闪存产品可谓最佳解决 方案，因为这意味着既可以享有闪存的优势，又可以获得现有系统功能的可靠性。 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Gain quicker time to market for internal customers Gain quicker time to market for external customers Reduce ongoing management associated with troubleshooting performance Reduce latency for key applications Reduce power and cooling costs Reduce overall TCO Use cutting-edge technologies Reduce floor space requirements Increase IOPS for key applications Improve reliability (% of respondents) (受访者百分比) 提高可靠性 提高关键应用程序的 IOPS 降低占地空间要求 使用尖端技术 降低整体 TCO 降低电耗和散热成本 缩短关键应用程序的延迟 减少与排除性能问题相关的日常管理工作 帮助外部客户加快产品上市速度 帮助内部客户加快产品上市速度。
用户时常会误认为，现有存储平台无法与全新设计的全闪存阵列相媲美，因为这些平台无法为闪存提供 “本机支持”。具体而言，最终用户表现出对下列问题的担忧：
- 性能。现有存储平台能否实现闪存的全部性能？
- 数据优化。现有平台能否提供高效的容量？
过去 12 个月，已经有若干家存储系统供应商对其存储系统进行了“闪存优化”，以便在全新的全闪存阵列 产品竞争中始终遥遥领先。NetApp 即是这样的供应商，该公司始终致力于改进基于其 Data ONTAP 操 作系统的全闪存阵列产品。
凭借全闪存 FAS (AFF) 这一全新产品系列，NetApp 不断力突破本机 AFA 产品的优势，为最终用户打造更加出色的产品。
NetApp 全闪存 FAS：基于闪存的高性能存储解决方案以及丰富的企业级功能
NetApp 存储系统产品组合包括 E 系列（混合）和 EF 系列（全闪存）分块存储、运行 Data ONTAP 的 混合 FAS 系统以及经扩展的全闪存 FAS 系统系列。而后者则是 Data ONTAP 大规模闪存优化的结果。 多年来，FAS 系列不断发展，目前已经是市场中极具竞争力的解决方案。在过去两年，凭借该产品， NetApp 成为外部企业级存储系统的第二大供应商（依据 IDC 发布的《Worldwide Quarterly Disk Storage Systems Tracker》［《全球磁盘存储系统季度追踪》］第 4 季度季刊）。 Data ONTAP 操作系统乃 FAS 产品家族的基石。该操作系统作为一款稳固的软件平台，提供丰富的企 业级功能。为了始终保持市场竞争力和对最终用户的吸引力，NetApp 不断努力改进 Data ONTAP 的功 能，并开拓创新，增添更多的新功能。其中包括闪存优化，该功能可以确保 FAS 系统完全实现固态技 术的优势。那么，NetApp 由此打造的产品是如何解决最终客户对于将混合闪存阵列配置为全闪存的问 题呢？下面将就此逐一讨论。
性能
NetApp 打造的全闪存存储解决方案不仅对其现有存储软件（和系统）进行了优化以实现闪存性能，而 且还与业已成熟的企业级功能相得益彰。Data ONTAP FlashEssentials 提供这些增强功能，其中包括：
- 合并写入可用数据块，最大限度提高性能和延长闪存介质的寿命
- 全新构建的随机读取路径，针对闪存介质优化
- 并行处理能力，可实现低延迟 其中一些功能可通过 NetApp 的任意位置写入文件布局 (WAFL) 来提供。WAFL 日志会写入 NVRAM 中， 并立即进行确认，从而显著提高写入响应速度。之后，随机写入会重新进行排序，并依次写出到磁盘或 SSD。通过连续放置，可以提高读取性能。WAFL 提供的这种“快速写入”功能可以极大地提升 FAS 系统 的写入性能。对于写入密集型工作负载（例如 VDI 和写入密集型基准，如 SPC-1）来说，这种方法的 优势显而易见。
图 3 显示了对不同每秒 I/O 请求数 NetApp 全闪存 FAS8080EX 平均响应时间的 SPC-1 测试结果，该系 统采用 4 个高可用性 (HA) 控制器对及 384 个 SSD。
针对每秒 I/O 不同的请求数 NetApp 全闪存 FAS8080EX SPC-1 测试平均响应时间
另一个值得关注的延迟标准是最短响应时间 (LRT)，也就是在负载为 10% 的情况下的响应时间。许多 AFA 用户都会在该“曲线的低端”运行阵列，从而尽可能地缩短延迟。在 SPC-1 基准测试中，全闪存 FAS 的 LRT 表现为 0.48 毫秒，也就是不到半毫秒。
数据精简
数据压缩可谓闪存系统最重要的竞争优势之一。这一功能不仅可以提高可用存储容量的利用率以及公平 地分析系统价格（不仅限于每原始 TB 的直接成本），而且还可以节省运营费用。存储数据所需的存储 容量越少，存储系统所需的能耗和占用空间就越少。此外，数据越少，管理起来也就越容易。如果存储 环境规模有数百 TB 甚至达到 PB 级，所有这些优势就会充分展现出来。 在数据精简方面，NetApp 深谙此道。Data ONTAP 可以提供一系列的数据精简方案：
- Data ONTAP 内联零块重复数据删除以及永续重复数据删除。NetApp 称，可提供的数据精简率 与 AFA 系统不相上下。
- 2010 年，NetApp 向 Data ONTAP 引入内联数据压缩功能。自此以后，NetApp 不断改进其数 据压缩算法，并尽可能减少对系统资源造成的负担。数据压缩面临的一项挑战是，需要确保在 执行数据压缩时，系统性能不会受到影响。在即将发布的 Data ONTAP 8.3.1 版中，NetApp 将推出最新版本的数据压缩功能，进一步降低数据压缩对性能产生的影响，并有望实现近乎零性 能影响。
- 据 NetApp 报告，如果使用内联数据压缩、重复数据删除以及空间节省技术，全闪存 FAS 用户 一般可以将数据精简 5 到 10 倍。
ROI
无论企业规模有多大，在选择存储系统过程中，首先考量的因素之一都应该是投资回报率 (ROI)。衡量 ROI 的指标并不唯一；计算 ROI 时需要考虑多种因素，包括资金节省（资本支出和运营支出）、业务优 势和最终用户体验。NetApp 全闪存 FAS 可以全力满足性能要求严苛的环境和工作负载的需求，帮助用 户提高 ROI：
- 稳定一致的高性能和低延迟，可提升企业和最终用户工作效率。
- 全闪存 FAS 存储性能可改进业务运营，并提高服务器 CPU 利用率，从而实现服务器和软件许 可成本的整合，并节省大量资金，用以弥补闪存方面的投资。
可从如数据精简、减少占用空间和节省能源等方面降低总拥有成本，实现经济效益，所有这些 都有助于提高利润率。
全闪存 FAS ROI 示例 — SQL Server
SQL Server 堪称最终用户部署全闪存阵列的首要工作负载之一。NetApp 对采用 Data ONTAP 8.3.1 的 全闪存 FAS8080 以及相同 SQL Server 工作负载下的传统纯 HDD 配置进行了内部测试，结果表明，前 者可以表现出卓越的性能和数据效率：
- IOPS 提升 4 倍，延迟缩短 20 倍
- 服务器 CPU 利用率提高 4 倍（除了对性能带来的直接影响之外，这一结果还有助于减少服 务器和数据库许可数量。在此测试中，NetApp 可将所需的服务器和许可数量削减一半。）
如果采用三年期进行计算，NetApp 预计部署全闪存 FAS 可实现 65% 的 ROI，并且六个月即可收回投 资！此计算结果包含了 AFF8080 EX 的成本，而排除了与现有存储系统相关的成本，并将数据库服务器 总数从 10 个削减为 5 个。因此，SQL Server 许可数量和许可成本就会减少一半，这一点可谓最重要的 成本节省要素。此外，空间节省还可以降低电源和散热的能耗。与传统存储系统相比，节省的总成本超 过 100 万美元。
全闪存 FAS 系统的另一个重要差异化优势是，可以利用 Data ONTAP 存储操作系统及其所有企业级功 能。该操作系统可以让 NetApp 的老用户更快地采用全闪存 FAS 系统，并为新老用户提供出色的功能。 “超群”优势：企业级功能 NetApp 凭借其 Data ONTAP 软件可以提供稳固的企业级功能组合，使其全闪存 FAS 系统成为市场上 功能最丰富的全闪存存储系统之一。
下面列出了“纯”全闪存阵列解决方案通常不具备的最重要功能：
集成的数据保护。缺乏合适的数据保护政策，就无法完成生产数据的存储任务。当前许多 AFA 系统在数据保护策略方面有所欠缺，或者只能依靠 ISV 合作伙伴的产品来提供有限的数据保护 功能。对于一些客户这无关紧要，特别是那些技术知识背景深厚并拥有整合多供应商产品经验 的客户更是如此。 对于其他企业客户，这种做法并不可取，特别是当其无法容忍任务关键型应用程序依赖于某种 新功能时。对于这些客户，NetApp 不仅可以提供全闪存阵列现成的性能，而且还可以提供一些 经验证的数据保护工具，包括 Snapshot、用于磁盘到磁盘备份的 SnapVault、用于复制的 SnapMirror、用于实现应用程序一致的数据保护的 SnapManager 软件以及用于实现持续数据可用性的 MetroCluster。同时，全闪存 FAS 还融入了 FlexClone 技术，能够空间高效地克隆任 何文件、LUN 或卷。在桌面和服务器虚拟化、软件开发和分析方面，优势显著。 对 SAN 和 NAS 的统一支持 IDC 研究表明，大多数考察全闪存阵列的最终用户 都考虑的是为单一工作负载进行部署。数据库、虚拟桌面基础架构 (VDI) 和虚拟服务器是部署 AFA 或考虑部署 AFA 的三大主要工作负载。不过，随着最终用户实际操作 AFA 的经验增加， 以及 AFA 市场本身逐渐走向成熟，部署适用场景也将迅速扩展至其他工作负载，从而使工作负 载整合成为未来全闪存阵列比较常见的应用情形。这种趋势会继续发展，最终用户由此也需要 更广泛的系统协议为全闪存阵列上多种多样的工作负载和数据应用情形提供支持。目前，大多 数现有 AFA 解决方案都支持块协议 — FC、iSCSI 和（或）FCoE — 但不支持 NAS 和对象协议。 考虑到大多数性能驱动型工作负载都是面向块的，因此，对于大多数环境而言，多协议支持更 具有前瞻性，而 NetApp 已蓄势待发，为满足这一需求做好了充足的准备。 服务质量 (Quality of service, QoS)。对于使用存储系统整合混合虚拟工作负载的环境或多租户 环境（如服务提供商环境）而言，QoS 至关重要。这些环境成为 AFA 解决方案的常见应用情形。 NetApp 自 2013 年起就一直提供存储 QoS 工作负载管理功能，最初是随集群模式 Data ONTAP 8.2 推出。此功能可以将 NetApp 存储集群划分为具有各自不同权限级别的 Storage Virtual Machine (SVM)。这些服务级别可以通过各种策略来定义，而这些策略可用于管理各个 文件、卷、LUN 或整个 SVM。QoS 可以保证特定工作负载或租户获得既定的性能水平。 横向扩展架构。横向扩展作为一种存储架构，可以无中断扩展性能和容量。从整个存储市场来 看，横向扩展是一个快速增长的领域，一些全闪存阵列产品（包括运行集群模式 Data ONTAP 的 NetApp FAS）都具有横向扩展功能。横向扩展架构市场已步入发展快车道。横向扩展架构 已广泛应用于服务供应商环境，同时，也正在逐步延伸到企业环境当中。在一个集群中，全闪 存 FAS 可以扩展高至 24 个节点（即 12 个高可用性对），IOPS 多达数百万次，而延迟只有亚 毫秒级，固态存储总容量将近 5 PB。在内部测试中，NetApp 配备有 12 个高可用性对的全闪存 FAS8080EX，令 100% 随机读取实现 400 万次的 IOPS。 支持多层环境。由于工作负载设置和业务需求不同，最终用户的存储需求也会大相径庭。虽然 已经有一些公司在全闪存阵列上构建其存储环境，或者打算将其存储环境迁移到全闪存阵列， 但是，更多最终用户仍然坚持使用多层存储，这种存储可以为各种类型的数据提供最佳的性价 比设置。为了让环境实现最佳数据布局，最终用户需要采用一些工具，帮助他们根据相关策略 或数据配置文件，确定特定数据集在特定时间的适宜存储层。为了满足这些需求，NetApp 通过 其产品组合提供了多层支持，其中，全闪存 FAS 作为最高的性能导向型层级。在集全闪存和混 合 FAS 系统于一身的集群中，可以轻松、无中断地在闪存和 HDD 层级之间动态迁移数据。此 外，NetApp 还可以与基于云的存储相集成，从而可以在内部部署存储和云之间移动数据。可通 过 Data ONTAP FlashEssentials 实现在闪存和 HDD 层级之间以及内部部署和云层级之间实时 迁移工作负载。