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2015年的存儲市場迎來了戰略性的根基震蕩，可以看到外部共享式磁盤陣列存儲業務已經在這十二個月當中經歷了發病、確診以及死亡通知。

這是令人困惑的一年，整個行業幾乎全方位面臨暴風驟雨般的技術革命。為了弄清楚狀況，我們最好從頭進行捋順，首先探討技術愿景，而后逐步推進至原始存儲介質、存儲系統（陣列）、大數據等實際應用以及最后的議題——存儲方案供應商。

在今天的文章中，我們將著眼于技術愿景與大踏步的存儲介質發展層面。而在本系列文章的第二部分中，我們將一同了解2015年年內那些與存儲相關的系統、應用與供應商動向。

2015年當中出現了六項將成為行業未來發展方向的技術愿景。

首先，全閃存數據中心設計思路顯然已經由純粹的構想轉化為了可操作的實現方案。運營態勢堪憂的Violin Memory在這一領域一馬當先，緊隨其后的則是Kaminario與HDS——與之相配合的還有閃存與垃圾回收等技術概念。

一級數據可被存儲在閃存當中，而其余數據則由成本更低廉的深層存儲介質進行承載。當這種廉價深層存儲體系由云環境充當時，我們將會迎來自己的全閃存內部數據中心。具體來講，未來隨著閃存存儲資源在使用成本方面的步步下降，例如3D QLC技術的出現（即4 bit每單元或者四層存儲單元），加上由云存儲環境負責承載低熱度數據，建立全閃存數據中心將不再只是美好的愿望。

今年的第二大技術議題則源自一大基礎理念，即存儲與服務器之間的距離應當盡可能緊密。這樣的設計思路是為了緩和網絡數據訪問延遲并解決磁盤驅動器磁頭尋道時間所帶來的遠高于閃存存儲方案的數據訪問延遲等問題。

服務器-存儲縮距理念已經在虛擬SAN、超融合型基礎設施設備（簡稱HCIA）以及NVMe架構當中逐步崛起。

英特爾NVMe SSD

第三項技術趨勢在于推動存儲機制融合，并認為其應當在兩大發展思路當中選擇其一：要么將全部資源以虛擬化方式分別整合為單一體系（一級數據）與二級融合型存儲方案（Cohesity、Rubrik），要么對所有數據復制操作加以控制（Actifio、Catlogic以及Delphix）。

現有混合云概念已經為幾乎全部廠商所采納/支持，其中NetApp幾乎可以算是領軍企業，而且業界普遍認為內部存儲體系應當與公有云存儲機制相結合，但其同時也強調稱內部存儲仍然必不可少、至關重要以及不可淘汰等等。

VMware公司的VVOL理念亦在行業當中得到了廣泛支持，當然除了微軟公司，不過目前真正加以應用的企業客戶還非常有限。

OpenStack也擁有非常成功的發展態勢，且各項活動與廠商支持皆進行得有聲有色，不過其與VVOL面臨著同樣的問題，即只有極少數客戶愿意親自嘗試。而OpenStack社區則顯得非常樂觀，他們認為其廣泛普及將成為意料中事。

這就是我們整理出的六大存儲行業發展愿景。而在接下來的內容中，我們將一同了解作為行業立足根基的存儲介質又出現了哪些變化。

閃存最初亮相之時采用2 bit每單元MLC形式，并快速成為行業中的執行標準——無論是具體匹配2.5英寸磁盤接口還是PCIe閃存卡接口。不過值得一提的是，PCIe總線擁有遠低于SATA SAS SSD產品的訪問延遲水平。

TLC（即3 bit每單元或者三層單元）閃存已經開始起步，但其使用壽命無法與制程在20納米以下的標準2D或者說平面閃存單元相抗衡。三星公司已經發布了3D TLC閃存方案，這類多層式閃存芯片最初采用24層結構、而后提升至32層，且可使用精密程度較低的制程工藝——具體為30到40納米區間。如此一來，其不僅能夠有效提高閃存芯片容量，同時亦可改善使用壽命表現。戴爾、惠普、Kaminario以及其它眾多廠商都開始利用3D閃存芯片提升存儲容量并降低每GB使用成本。

英特爾/美光以及SanDisk/東芝也各自擁有或者即將推出3D閃存芯片，而且各廠商也將就此終止利用1萬5千轉高速磁盤驅動器承載一級數據的作法，甚至可能考慮利用3D閃存取代現有1萬轉驅動器。

東芝p-BICS 3D NAND原理示意圖

三星公司開發出的48層3D技術即將亮相，而且目前已經有采用其3D閃存芯片的所謂16 TB SSD產品放出展示（實際存儲空間為15 TB），這已經在容量上顯著超越當前磁盤驅動器的容量上限——10 TB。

英特爾與美光雙方都在大力鼓吹非易失性內存方案，并表示實際3D XPoint產品有望在明年下半年與廣大用戶見面。這是一類非易失性——而非閃存——存儲技術，屬于基于相變設計思路的內存產品。其能夠在特定條件下發生性質變化，從而通過電阻值浮動實現1與0兩種狀態。

3D XPoint采用雙層式結構，而且據稱速度表現可達現有閃存的1000倍（但仍不及DRAM的速度水平），且使用壽命較閃存亦有同樣比例的提升。XPoint在使用成本方面應該低于DRAM，且有可能在服務器內充當持久性內存層。相關產品預計將在2016年年內面世。

SanDisk與三星雙方都表示擁有各自的ReRAM（即電阻式RAM）技術成果，但項目仍在開發當中。如果不出意外，具體成果也將在2016年年內出現。

在軟件方面，面向PCIe閃存卡的行業標準NVMe驅動器已經出現，這意味著硬件開發人員不再需要自行為產品打造配套的驅動器。NVMe驅動型閃存產品的這波浪潮已經開始興起，而且預計NVMe將成為真正意義上的標準并像SATA或者SAS介質接口那樣得到廣泛應用。

無聊的老式磁盤技術并沒能隨著熱輔助磁記錄（簡稱HAMR）方案的出現而恢復生機。相反，我們迎來了疊瓦式磁記錄（簡稱SMR）機制，目前希捷旗下的此類方案Kinetic驅動器已經得到業界肯定，而希捷下一步還將采用由HGST貢獻的氦氣填充外殼技術。

疊瓦式驅動器將較寬的寫入磁道彼此交錯，而較窄的讀取磁道則繼續保持獨立，因此其在提升存儲容量的同時也帶來了新的弊端——對數據進行寫入時，需將對應軌道中的全部數據進行重寫。希捷公司力推疊瓦式技術，并希望借此對抗HGST的氦氣填充式驅動器方案。然而HGST亦在積極打造屬于自己的主機管理型疊玉式驅動器，這意味著采用此類驅動器的服務器或者陣列必須對自身系統軟件加以調整。我們目前還沒有聽說任何采用此類驅動器的成功OEM設計案例。

氦氣填充式驅動器技術在出現之后迅速橫掃了全部已有磁盤方案。氦氣的摩擦系數低于空氣，因此設計人員不必為了降低不同碟片間的摩擦振動而加大碟片間距并能夠進一步降低碟片厚度，這意味著他們可以在3.5英寸的標準驅動器外殼內塞入更多存儲碟片。HGST方面指出，其全部磁盤驅動器都將逐步轉向氦氣填充設計，而且預計在今年年內推出10 TB驅動器產品。臺式PC設備買家即將迎來極為可觀的磁盤容量提升。

希捷公司隨后宣稱其將在2016年上半年拿出自己的氦氣填充技術。我們預計東芝方面也將緊緊跟上，否則其將被迫放棄自己的磁盤驅動器業務。

這是一類面向直連磁盤驅動器的基礎設施，其內置有以太網卡并具備基礎的GET與PUT對象存儲功能。其設計思路在于簡化整體服務器內應用到磁盤驅動器堆棧，具體舉措包括由服務器系統軟件負責直接管理驅動器，從而繞開磁盤陣列控制器文件系統語義以及數據塊存儲堆棧組件等可能影響訪問延遲的因素。這類設計方案首先出現于希捷公司的Kinetic驅動器當中。Scality以及其它存儲軟件開發商亦陸續在產品中加入了對Kinetic驅動器的支持能力。

HGST與東芝公司亦相繼在其產品組合當中添加了以太網接入、對象存儲型磁盤驅動器，并隨后發布了多個行業標準項目。

目前已經有三家磁盤驅動器供應商以及另外八家IT方案供應商加入到Kinetic開放存儲項目（簡稱KOSP）當中，而此項目已經成為Linux基金會旗下的合作倡議。KOSP意在立足于這些支持以太網功能的存儲設備之上的開源對象存儲機制，這樣的定位自然受到了市場的熱烈歡迎。

可以預見到，希捷與西部數據/HGST也將在自己的陣列產品當中增加對此類驅動器的支持能力，同時配合各類對象存儲應用方案，包括快速訪問、歸檔以及大規模數據存儲能力。

為了緊跟時代的發展腳步，磁帶業界開發出了一套15 TB LTO-7格式以取代現有6.25 TB LTO-6格式，且提供面向后者的向下支持。二者皆擁有存儲數據壓縮能力。

截至目前，還沒有哪種存儲介質能夠在長期歸檔存儲的成本與可靠性方面同磁帶相比肩，不過藍光驅動器也擁有著一定程度的利基空間。盡管未來QLC閃存最終出現，其在每GB存儲成本方面仍然不可能在短期內與磁帶達到同一水平。

LTO Ultrium發展路線圖

在我們看來，未來出現的5400轉（或者類似轉速水平）高容量疊瓦式與氦氣填充式驅動器有可能侵占磁帶歸檔方案的生存空間并提供更理想的訪問速度——假設其擁有具備競爭力的每GB使用成本。但根據以上發展路線圖，我們可以看到LTO-9將成為LTO-7的換代方案，而其具體參數令磁帶的生命體征仍然相當穩定。

在即將過去的2015年中，我們沒有看到混合型磁盤驅動器的大規模普及——這類產品希望將傳統磁盤與高速閃存相結合以提供更強的數據訪問速度表現。另外，我們也沒有在市面上看到任何利用多讀取/寫入磁頭以縮短數據訪問延遲的磁盤產品。

閃存驅動器總體來說已經解決了傳統磁盤訪問延遲過高的難題，這意味著混合驅動器的定位變得非常尷尬。

閃存生產能力亦在逐步提升，中國清華紫光集團已經建立相關規劃以開發自己的代工體系，而英特爾方面亦在中國境內打造出半導體代工設施、旨在于明年生產3D NAND芯片。

整個磁盤驅動器行業正專注于對其驅動器產品進行容量優化，其中Kinetic類驅動器希望立足于系統堆棧角度降低磁盤歸檔方案的使用成本。氦氣填充式驅動器則能夠顯著提升普通用途驅動器的容量上限，而氦氣填充加疊瓦設計的驅動器主要面向高度關注容量水平的基于文件歸檔訪問市場。

磁帶行業正積極展示其已經成熟且面向長期使用需求的LTO-7方案，同時發布了LTO發展路線圖。光學存儲方案目前仍然僅被限制在特定利基應用場景當中。

隨著3D XPoint的出現，服務器持久性內存開始以新型存儲層的姿態亮相，而其在2016年當中是否能夠得到市場認可成為人們普遍關心的話題。

最后，在內存DIMM插槽中使用閃存芯片的閃存DIMM概念正在Diablo Technologies公司及其Memory One技術項目當中持續發展，并應該會在三星-Netlist合作關系的推動下進一步普及。

2015年以2D MLC閃存作為開端，傳統的磁盤與磁帶則與其共同構成三大存儲介質實現途徑。而經過了十二個月的變遷，最終我們迎來了Flash DIMM（以及潛在的XPoint DIMM）、3D XPoint持久內存、3D MLC與TLC閃存以及QLC閃存、氦氣填充式磁盤驅動器、以太網對象驅動器、更多疊瓦式驅動器以及高容量磁帶的全面出爐。

目前熱輔助磁記錄磁盤驅動器技術仍然尚未正式登場，三星與SanDisk打造的ReRAM技術也同樣值得期待。

多種存儲介質選項將讓存儲堆棧變得愈發豐富，但這將是我們在本系列下一篇文章中的討論內容了?？偨Y來講，2015年中的每一個月都不斷出現革命性的存儲技術變更，其影響范圍則涵蓋存儲陣列、應用以及供應商等等。