信创云环境下,企业存储应用的趋势是什么?

云计算为上层业务提供存储、计算、网络等资源,而存储成为企业数据资产的重要载体,它的性能、可用性、成本等将成为需要综合考量的因素。

本文来自微信公众号“twt企业IT社区”。

云计算为上层业务提供存储、计算、网络等资源,而存储成为企业数据资产的重要载体,它的性能、可用性、成本等将成为需要综合考量的因素。在信创云环境中,作为数据库、大数据等多种场景的必需功能,存储在叠加信创和云计算双重因素后的挑战和风险更加显著,本议题旨在从应用场景、技术特点等多维度对存储进行详细讲述,以期为信创云环境的存储建设提供决策参考。

【栏目主编】Bryan某国有大型银行资深架构师:本议题由某股份制商业银行架构师李翔、某银行技术经理哲哲蛙、某金融机构架构师李威发表针对议题下关键点的主张,几位专家的主张在某金融行业公司技术经理陈橙、某金融公司架构师刘艳春及我本人等多位专家的复议后,形成了一定的共识,希望可以对同行有一定的参考。

李翔 某股份制商业银行架构师:

在银行金融云化发展的背景下,存储类基础设施需要提供高吞吐、低延时、高可靠的数据存储服务,集中式和分布式势必需要各取所长、协同发展,推动高效数据服务,驱动业务高速发展。

银行业务云化发展是大势所趋,从前台大堂的智能化到数据中台的数字化模型,最后到后台的数据运营,云计算平台为银行的全流程业务提供稳固可靠的平台化服务。存储服务作为云平台的关键基础服务将面临银行业务快速发展、业务种类日趋复杂、管理要求日益精细的挑战。本文将银行的业务进行拆分,并阐述了在全面云化的背景下,存储底层基础设备提供高吞吐、低延时、高可靠数据存储服务的演进方向,通过基础设施技术创新,推动高效数据服务,驱动业务高速发展。

当前已经全面进入银行金融的数字化时代,银行的金融业务和科技相辅相成,从前台大堂的智能化到数据中台的数字化模型,最后到后台的数据运营。每一个环节都体现了银行正在用现代科技成果推动金融产品、经营模式、业务流程等领域的创新。当下金融科技蓬勃发展,将使银行具备科技输出能力,促进科技驱动下的全新金融服务体验提升,使银行的业务和科技更为深入紧密的融合,为用户提供更高效的金融服务。

在新一轮科技革命和产业变革的背景下,人工智能、大数据、云计算、物联网等信息技术与金融业务深度融合,为金融发展提供源源不断的创新活力显得尤为重要。随着银行一个个数字名品的诞生和一次次财富管理的突破,这些业务创新模式和伴随而来的业务高峰成为考验底层基础设施的一把标准刻度尺。IT信息基础设施作为业务的支撑,逐步成为新型业务提升的助推器,一套性能卓越、稳定性强的IT基础设施能够为上层不断演化的业务场景提供充足的数据算力保证和稳态表现能力。

数据是数字经济的关键要素,已成为国家重要的战略性资源,正逐步成为一种极其重要的新型资产。承载数据的载体是存储设备,其对上层业务的数据存取性能、容灾保护、数据价值发挥有着重要作用,对于各类存储基础设施和业务之间的关系,需要不断地调优和匹配,从而使每种业务场景产生的数据均能够找到最佳的存储解决方案,进而发挥数据存储的最大效能。

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图1传统IT与云计算IT对比图

业务场景量化后的表现形式在云化演进过程中为存储的服务方向提供导向作用。随着银行步入4.0时代,银行的基础设施在架构设计中更强调面向服务化、松耦合和标准化,需要对上层应用提供敏捷服务能力,促进智能化支付、个人/企业信贷、财富管理、资产管理等重要金融应用的快速交付。数字化时代银行的应用可分为核心账务类、管理分析类、办公流程类,每种分别对应了其服务涉及的属性以及产生的数据类型。同时,在分析存储为上层应用提供数据存储时离不开数据结构和数据生命周期这两个关键因素,数据结构决定了底层存储设备的最佳匹配原则,数据生命周期展现的是存储设备上对数据的闭环管理和把控规则。所以,依据应用系统类型、数据结构类型、数据生命周期类型这三种维度,可以将应用系统及其数据特性展现为以下三大类。

(1)核心账务类应用:属于重要信息系统,关联了渠道整合类系统、支付系统、收单系统、中间业务系统等,其数据库数据为结构化数据,属于在线数据,具有高安全性、高稳定性、高并发交易处理能力的需求。

(2)管理分析类应用:包含实时分析系统和非实时分析系统,存在结构化、半结构化、非结构化数据,在线数据、近线数据、离线数据均有,具有海量数据处理计算、较大的批量处理能力、并行处理能力的需求。

(3)办公流程类应用:同经营管理分析类系统的数据类型和数据生命周期要求近似,但对存储的吞吐能力没有过多的要求。

存储服务精细化管理为多类应用场景提供精准存储服务。面对已经量化后的应用系统数据存储需求,使用更加精细化的策略匹配多种维度的数据存储需求对于云化演进过程中是必不可少的一环,面对多种存储设备类型,如何借助云存储服务的形式为上层应用提供最佳的存储效能显得尤为重要。银行内部存储发展至今,经历了从小机时代的直连存储体系到集中式的NAS存储和SAN存储,再发展到如今的分布式块存储、对象存储,以及未来的Nvme over RoCE、多云智能存储,每个阶段均有其特有的属性和特征。整个存储发展的过程也是存储服务精细化匹配业务场景的过程,借助云平台整合能力的加持,所有存储将以标准化服务接口的方式为云上应用提供数据存储服务。云上的存储不再分为集中式和分布式,而是以服务的形式展现在云平台能力中,应用只需关注自身对存储服务的性能和容量指标,就可快速地选用和自身匹配的存储服务。同时,更精准化的多类别存储服务能力比传统的集中式存储“一招吃遍天下鲜”的模式更能为管理者节约成本。很多存储厂商也完成了外置共享存储与信创云平台的集成对接提供存储服务,如在容器云环境企业可以采用NAS来实现持久化存储。

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依照云上应用的服务能力,我们将云内存储服务划分为如下几种类型,涵盖上云应用的所有存储使用需求。

(1)银行的核心系统需要具备极致的I/O性能,用来应对7*24小时连续的4KB随机I/O访问,借助应用层对核心系统单元化部署模式的优化,在保障数据库站点级容灾的同时,裸金属NVMe能够充分发挥其超高IOPS和极低时延的特性用以满足业务的响应需求。

(2)对于银行关键重要系统的OLTP数据库,每个事物的读、写、更改涉及的数据量非常小,访问硬盘数据的位置随机性高,具备小I/O读写频繁的特性。借助集中式高性能SAN存储,在保障高IOPS和低延时的性能基础上,加之同城跨站点的容灾保护,为OLTP类的数据库提供满足性能需求的同城数据兜底存储方案。

(3)在云计算基础设施中,基于容器、虚拟化搭建的应用离不开文件共享需求,NAS存储是为系统产生的文件类数据提供的最佳存储方案。当涉及系统内三方联机交易类文件、高实时性文件、文件数据交换和日志归档等场景,通过全闪存或混闪的文件共享服务提供高性价比的存储服务。

(4)软件定义存储在提供高可靠和高可用服务的同时,简化了海量数据处理所需的基础设施,实现了数据互通、弹性扩展、多云协作,基于多副本机制,为诸如虚拟化操作系统文件、容器配置文件提供了高效的存储环境。

(5)银行业中的影像、视频流媒体等大文件、非结构化数据在文件大小和数据总量上增长都非常迅速,对这类数据的采集、存储、检索、分发和分析等管理提出了很高的要求,分布式对象存储基于灵活的可扩展结构,可以为这些非在线数据提供海量存储方案,利用冷热数据分层机制,有效保证数据的读取效率。

多类存储服务协同发展为云存储能力提供高效能保障。在各类云平台建设之初,都面对过诸如云内存储资源优化、如何更好支持云服务、未来存储站点级容灾保护、异构存储管理等难题,但通过对云内存储服务能力的整合梳理和云存储服务的定位,未来势必需要通过云平台统一对外提供服务,云平台中多种类型的存储服务协同发展势在必行,主要能够发挥以下四点优势。

(1)存量存储资源优化。当前存在存量的集中式SAN、NAS存储,也存在分布式的块存储和对象存储等,在应用统一上云的过程中,对于存量资源分场景的盘活和复用是提高存储资源使用率的关键。

(2)能够更好支持云服务。未来以一个云为核心技术驱动力,在应用全面上云的背景之下,使用精细化的云存储服务能够为上层应用提供可靠、敏捷、高效的云存储环境。

(3)存储站点级容灾保护。当数据中心网络从二层架构走向三层,借助传统集中式存储的容灾保护能力,为应用上云过程中提供高效的数据保护能力。

(4)异构存储统一管理。面对存储资源类型、服务能力的多样化导致的运维成本升高问题,利用异构存储管理平台等工具做好统筹高效管理,对于缩减资源上线周期,保证存储服务各项交付指标至关重要。

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图2企业存储智能平台体系图

承载更多数据资产价值背景下的存储运营发展趋势。数据资产入表更加提升和突出了数据在整个银行业务发展过程中的重要性,IT存储基础设施未来的发展将围绕如何助力创造更大数据价值进行展开,主要具备如下四个特点。

(1)存储产品快速全闪化。闪存存储具有高性能、低功耗、高可靠的特点,越来越多的企业选择了闪存存储进行数据处理。从供给侧,包括全闪存的SAN/NAS存储,以及全闪化的分布式存储来提高存取效率。

(2)分布式存储架构比重不断上升。随着银行各项业务云化演进的过程中,非结构化和半结构化的数据不断增加是未来的大趋势,分布式存储架构是大规模非结构化数据产生后的最佳解决方案,所以未来分布式存储架构比重会不断呈现上升趋势。

(3)存储技术与数据业务场景精准化匹配。集中式/分布式存储各自发挥自身特性,集中式存储目前依然是不可替代的,由于比对分布式存储具备存储时延较低,稳定性强的优势,一般用于渠道核心、支付业务等交互频繁的关键场景。分布式存储由于数据分布在不同的区域保存,应用存取自然会损耗一定的存取时延,在集中式存储无法满足业务的扩展需求场景下,需要使用到分布式存储。集中式的软硬件资源始终有瓶颈或极限。而相对于集中存储方式或架构来说,分布式存储可以根据需要进行资源弹性的水平或垂直扩容来应对更多业务数据的存储或者计算。

(4)存储管理云化融合。针对未来增多的业务上云,需要实现自动化、动态化、服务化的云上资源管理,提升多云场景下资源的管理和使用效率。在同云平台进行对接时,需要统一的管理接口和标准化的数据接口调用机制,实现功能上的整合管理。在资源配置方面,实现存储容量和配置同上层应用解耦,满足应用的存储资源弹性扩缩容及保护策略动态化调整。同时,为简化存储管理的复杂度,将应用使用存储的常用几种功能进行聚类和包装,使用简单的接口提供给应用,提升存储资源运营效率。

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图3企业存储运营发展趋势

随着人工智能、物联网、5G等新兴技术的快速发展,以及多云环境下对基础架构的需求,未来的企业级存储不是单独一类存储的单打独斗,而是多类存储协同发展将对外服务的性能和效率提升到一个新的水平,同时具有企业关键任务应用程序所需的各种高级功能和数据服务,包括安全性、可用性、可扩展性、易用性以及敏捷性等。通过构建丰富的API生态,实现智能运维和无缝连接多云环境的特性。

哲哲蛙 某银行技术经理:

对于信创存储应用中的管理,需要站在数据中心的规划-建设-运维全生命周期进行分析,除了规划建设初期考虑应用的场景,根据性能做好规划之外,运维阶段也至关重要,运维阶段占整个生命周期的80%以上。

从2018年遭受微软“黑屏事件”及2014年国家开始提出信创一期试点建设,到当前“2+8+N”的推行,金融行业在2020年信创元年启动信创计划以来,已有超过千家金融单位加入信创改造浪潮,与信创相关的基础架构包括IT基础硬件设施如CPU芯片、服务器、存储、交换机、路由器、各种云和相关服务内容,存储在任何信息化中,都是最为底层和基础的硬件支撑,存储作为信息系统的最基本要素,企业如何考虑其在信创云环境下的替代转型以及长期建设都至关重要。目前国内信创存储产品已经实现了关键技术突破,存储系统通过iSCSI接口与服务器对接,自身没有生态对接问题,是企业构建信创云的重要基石。

一、信创云环境下,存储作为数据的底座的本质没有变化

存储等在金融业应用由来已久,已经服务金融信息化建设超过30年,在金融业云应用普及前,早期的金融行业主要使用集中式存储提供的块存储、文件存储服务,之后随着技术发展,逐步出现分布式存储提供块和文件类服务,以及后续的对象存储面世,较多金融企业选择使用对象存储进行音视频等海量文件存储。进入云服务时代后,站在存储的角度,集中式存储和分布式存储并存的云存储池具备了更强的云化和服务化特性,以及到目前的云平台也在追逐信创化的脚步,但是无论是从存储本身来看无论是实现技术还是云存储提供的服务类型来看,存储作为数据的底座都没有发生本质的变化,只是基于不同的硬件环境以及上层接口提供更多的兼容性支持。目前国内信创存储产品已经实现了关键技术突破,存储系统通过iSCSI接口与服务器对接。信创存储的生态正在持续完善,是企业构建信创云的重要基石。

二、存储在厘清需求场景、与云环境上下游工具链对接等新的应用挑战

信创云存储无论是集中式存储还是分布式存储,按照提供的存储服务类型区分,仍然是分为块存储、文件存储、对象存储几个类别。但是在金融行业中,厘清应用在不同场景下对于存储的需求以及与上游工具的适配对接是关键。

块存储是应用最广的存储,传统环境中一般采用FC-SAN方式连接,在云和信创云环境中多见以IP-SAN方式出现,信创云存储组网同时包括SAN网络和IP SAN网络,通过驱动映射将存储层划分的LUN给物理机或者虚拟化使用,目前金融业信创云中,需要较高IOPS响应能力的数据库的仍然以集中式存储池采用SAN组网居多。而对于应用层,虚拟机以及容器大多需要更多的容量支撑,IOPS性能需求相对较低,近年信创云内块存储在选型上越来越倾向于分布式存储,使用方式上以OpenStack架构为例,通过cinder组件映射存储池给上层主机,划分资源直接由云平台调用执行,对接好环境后无需在存储上进行过多操作,由于分布式存储主要采用服务器组成,便于横向扩展。

文件存储主要应用于文件共享、图片视频存储场景。传统的文件存储采用IP方式与客户端建立连接,在使用上主要采用IP方式,对于设备架构这块有NAS集中式存储,也有高密服务器组成的分布式存储集群。而在信创云存储场景使用更加灵活,可以使用为备份存储和文件共享目录,以云服务的方式进行直接挂载给虚拟机,设备选型上与传统存储一致,针对不同的使用场景对兼容性的需求和网络可达性要求比较高。

对象存储在当前技术体系中越来越倾向于定义为海量存储,除了用于满足音视频、图片、扫描件的归档场景外,现在一些备份软件、数据湖软件、分析型数据库软件也将其作为企业的大数据分析、数据湖存储底座。对象存储使用起来具备较强灵活性,传统的对象存储主要以IP域名的方式进行连接,直接通过接口调用使用,如S3、Swift接口提供服务,现在例如hashdata,腾讯数据湖仓一体等,均基于对象存储进行相应的接口工具对接,将原始数据灌入对象存储池,在需要时进行抽取入仓分析。

三、对比传统环境,存储应用的在技术层面、生态层面和管理层面的难点

进入信创时代后云存储演进过程中面临的新挑战,监管侧则较为关注云内存储的信创能力,主要在于存储本身的信创以及与相应信创上下游产品的兼容性适配。在生态上,需要硬件供应链和软件供应链上各个企业相互协调,通力合作,打造完整的、协同的生态体系。

无论是华为、宏杉、浪潮等集中式存储,还是XSKY、华为等分布式存储,国产存储的信创化之路,都需要完成硬件控制器、存储介质、软件管理系统国产几个关键技术攻关阶段。

从信创存储的硬件层面分析,主要是硬件控制器、存储介质的国产化。信创之前,我国使用存储的软硬件国内均缺乏相应的技术积累,主要部件的存储的CPU、存储芯片市场基本被国外寡头垄断,存储CPU常见的有Intel架构,POWER架构,存储的硬盘无论是SSD还是HDD主要厂商是西数、东芝、希捷等,核心技术均掌握在国外手中。随着信创口号的提出,目前国内各存储厂商开始相继推出信创存储产品,在存储的硬件层面实现存储国产化,意味着国人需要依靠自身研发设计,全面掌握存储系统的核心技术,实现存储系统从硬件到软件的自主研发、生产、升级、维护的全程可控,打造一个安全可信,可靠的数据存储平台,国产存储需要有自己的存储介质、芯片、操作系统、存储管理系统等一系列国产化产品。随着芯片国产化进程、国产存储开始使用信创芯片进行替代,最早使用国产芯片的是华为存储,2018年开始,迫于对未来形势的悲观判断,将鲲鹏芯片用于中低端进行试水后取得了良好的效果,Intel芯片和鲲鹏芯片双线推进,同时进行基于ARM芯片的存储设计优化,逐步将鲲鹏芯片替换了全系产品,取得了存储CPU的主动权。2020年开始其他国产存储厂商在信创的环境下开始大步跟进信创CPU在自己存储上的应用,例如宏杉、浪潮等信创存储使用海光芯片,主要原因在于海光的X86架构有较为便捷的替代能力。

存储的存储介质方面,存储硬盘目前国产化仍在努力追赶中,HDD机械硬盘基本依赖国外公司,好在SSD近年成本一路下降得到广泛应用,例如长江存储能已经能实现闪存生产,但其中产业链并不能实现完全自主,闪存颗粒相关一些晶体原材料产业链仍在完善中。相信国内芯片生产企业继续加大基础研发投入,可以完善产业链,攻克难关。例如华为、长江等,我国也已经具备生产以及稳定服务能力。

从软件层面分析,存储管理软件相对信创化进程较早,早期国产存储在设计自己的产品时,主要是采用国外的硬件进行集成,就需要构建自己的存储管理操作系统,会自主设计存储操作系统管理硬件设备、管理存储池等逻辑功能、管理存储容错以及灾备高可用架构。接口方面,集中式信创存储在FC/iSCSi等存储接口上适配性较为成熟,与KVM/VMware等兼容性也较少出现问题,在软件和协议技术上较为稳定成熟。国产存储的软件总体因具备较长历史,已经较为成熟。

目前宏杉、华为等存储采用海光、鲲鹏芯片以及国产存储芯片和SSD存储介质结合自研存储软件管理系统,均能制造出成熟稳定的国产存储,并且在金融企业实际应用,具备了较好的反馈,特别例如华为高端存储其实已经满足高性能要求,比如四大行已经替代Oracle RAC的SAN存储。

从运维角度分析,国产的分布式存储或者集中式存储,在开发设计中无论是界面风格还是使用习惯上,均更符合国人的习惯,具备更高的运维便捷性。但是因存储产品相对较新,建议在运维中从系统高可用和兼容性多作工作。对于较新的国产存储产品,应用系统在部署中可以采用多台存储部署多活应用集群,一个应用功能的具备容错能力虚拟机,分别部署在两台存储上,从应用层面建立存储多活机制。在兼容性方面,建议提前了解存储入云的兼容性。从使用场景区分,业务系统数据库可以多使用集中式存储,应用端则集中式或者分布式。

虽然信创存储蓬勃发展,在硬件软件上实现了巨大突破,并且在各行业场景中有了重要应用,但是仍然在产业链和整体市场中面临巨大的的风险挑战,首先是产业链不能100%自主可控,例如海光和鲲鹏芯片的制造环节,依赖国外产业链供给,例如近年国外存储品牌在中国信创化的大趋势下,也大量的调低成本企图冲击市场,而国产存储的进步和生产,也依赖巨大的成本投入,均对国产存储的发展而已应用带来了一定的阻力。而我们金融企业也需要选择合适的时机、场景,支持国产存储的发展应用,为民族技术发展发挥作用。

四、信创存储的机遇和挑战以及金融行业存储管理替代

金融行业是存储的重点用户行业之一,金融企业的信息化部门在转型中如何进行存储选型管理和运维管理是必须面对的问题。

金融行业对存储需求主要是稳定性和安全性,在稳定性的基础上追求性能、易用性等特性。信创存储在金融行业存储管理中的替换挑战,一个是产品成熟度带来的可靠性风险,对于信创架构转型不久的产品,存在产品与信创硬件、用户的信创环境兼容性测试不完善的可能性,存储软件可能存在较多需要进行更新补丁,对存储的可用性带来影响甚至影响业务,一个是信创替代中可能存在的性能风险,因同样性能参数的信创CPU在性能上的弱势,可能带来业务高峰期的并发性能瓶颈,因此在进行建设设计阶段,可以结合信创产品的案例情况,尽量根据自身信创环境现场,多进行主要场景的兼容性测试和性能压测。

金融行业的业务场景丰富,也在存储使用上提供了更多的场景分类。根据场景的不同,金融行业逐步进行信创存储的改造替代,考虑金融行业的特殊性,需要综合考虑业务稳定性和存储国产化进度,逐步提高信创存储的使用比例。金融行业的信创存储深化推广,可以从两个层面进行:

1.从外围到核心逐步深化,从外围非重点业务到重要业务逐步深化,逐步积累信创集中式存储的建设和维护经验,利用业务系统更新迭代进行逐步迭代替换,或者利用基础架构调整的机会进行存储逐步迁移替换。

2.在全面云化时代下,金融行业大量使用了云技术,也大量部署云存储。并且金融行业分布式存储比紧耦合设计的集中式存储有更好的横向扩展性,对于没有高性能要求的非交易型系统生的海量非结构化数据,从对海量数据的处理能上来看,尤其是存储容量在几百TB乃至PB级,采用扁平化数据组织方式的对象存储就有了明显的优势。在大数据场景下,存算分离部署已成为主流趋势,例如snowflake、hashdata目前都支持存算分离。存储底座一般有两种方式对接上层应用:方式一是采用HDFS格式对接,性能好;方式二是采用对象存储S3格式对接,扩展性好。企业根据实际应用场景需求选择最适合的存储底座架构。

对于信创存储应用中的管理,需要站在数据中心的规划-建设-运维全生命周期进行分析,除了规划建设初期考虑应用的场景,根据性能做好规划之外,运维阶段也至关重要,运维阶段占整个生命周期的80%以上。虽然运维是企业业务系统从规划、设计、实施、交付到运维的最后一步骤,但也是最终保证生产稳定运行的最重要的环节,金融行业云存储运维人员需要加强相关信创环境的培训和知识体系更新。在云数据中心时代,对运维人员的要求则已经从面向物理设备,转变为软硬结合,运维人员需要在原有集中式存储维护能力外,学习面向存储型X86服务器以及分布式存储软件的知识,适应集中式、分布式存储并存的复合管理方式。

五、结语

信创云环境下,企业存储应用的趋势是云化、信创化,存储的信创化道路,目前虽然已经有了一定的基础条件,但仍可谓任重而道远。金融单位信息化中的存储管理和应用,更要求金融企业中的信息化人员全面了解企业自身所处的阶段,对自己企业的不同存储使用场景进行细分和研究,合理规划、谨慎选型、大胆建设,技术人员也须不断更新自己的知识体系做好运维管理。总体而言,金融企业须紧跟技术发展演进的步伐,顺应转型的时代趋势,在技术改造转型和业务稳定高效中找到适合自己的平衡点,在这场洪流里实现弯道超车,用信息化助力企业更好发展。

李威 某金融机构架构师:

在信息化浪潮的百年里,信息基础架构从单机独立部署开始,逐步过渡到虚拟化架构,再到存算一体的超融合模式,再来到了云时代分布式架构。

2023年是信创进入全面推广阶段的第三年,也是信创成果见真章的一年。在这关键的一年,围绕“2+8+N”体系展开的攻坚克难取得了初步成效,依托信创云基础设施的普及,信创产业的拼图底稿已经绘制完整:

应用软件层面。办公套件摆脱了对国外软件依赖,绝大部分信创试点单位已过渡到国产化办公套件上运行;业务应用软件,尤以数据库、中间价等完成了从无到有的突破,自研软件走入企业级市场,正在经历从有到强的转变,中大型的国产化应用软件业务集群也在信创试点单位上线。

基础软件层面。操作系统产逐步进阶到好用阶段,形成了麒麟和统信齐头并进的格局,持续打造初步的系统生态、适配了数据库、虚拟化等产品。在数据库和虚拟化的细分领域上,国外软件占比依旧很高,但国产技术已经可以比肩,产品打磨指日可待。

基础硬件层面。服务器、存储、网络主流的基础架构三大件。服务器产品已经在信创中部署实施,国产服务器制造工艺与基准性能已经能够追赶一线国际大厂,但芯片卡脖子问题依旧不容忽视;存储逐步实现国产化替代,整体架构及控制器设计已取得阶段性突破,中低端存储产品已铺向市场并且通过了市场的考验。在网络层面,信创理念的贯彻最为彻底,云时代来临前国产产品就已与国外产品一较高下。

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来源:国泰君安证券《半导体自主可控行业报告:半导体自主可控加速,整线突破大势所趋》

图2美对华半导体上下游技术封锁

回望信创这三年,上层软件比下层硬件的发展速度要迅速许多。一来是开源社区及软件的助力,不少服务商以开源产品为起点,通过自身技术实力打拼,积淀产品力。二是信创云的推广,也为广袤的上层软件应用提供了良好的的运行环境,屏蔽了底层硬件差异性带来的诸多难题。而下层基础硬件却面临着更强大的技术壁垒,首先是高端制程工艺的落后,相对于国外半导体行产业的积累差距明显,对于核心器件的设计、加工、制造不能形成完全闭环。其次在高端旗舰产品的研发上,对应的专业人才、市场环境以及政策支持相对凋敝。最后近些年的技术封锁,从制造工具到制造工艺,甚至在制造链条上都层层加码,依靠自身实力实现全国产化的信创突破举步维艰,前路漫漫。

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来源:亿欧智库《2022中国信创产业竞争力研究报告及精选60强信创厂商》

图1信创产业链一览图

作为底层基础硬件的数据存储,同样面对如上窘境。这也是在三年信创的黄金起步期间,数据存储难以取得革命性突破的重要掣肘。数据存储是信创产业最核心的一块拼图,数据只有在产生、存储、利用这一循环过程中才能发挥出巨大价值,而这一切都需要存储的有效支撑。在信创的大环境下,数据存储是拖起企业数据生命的一只巨擎。这一点不管是在传统架构中,还是在信创的体系下,丝毫不变。中低端存储支持中间环节类业务,高端存储主导低延迟高并发高性能的核心场景,分工明确一如既往。

在信息化浪潮的百年里,信息基础架构从单机独立部署开始,逐步过渡到虚拟化架构,再到存算一体的超融合模式,再来到了云时代分布式架构。存储的架构历经了DAS、NAS、SAN、FDS。基础构架和存储架构一直在顺应着潮流变幻,直到来到云时代。云时代是一个崭新的开始,它将信息化带向了一个由点到面的维度展开。在云时代里,计算存储网络不再是独立的三大支柱,被更精细化的拆分,以更小的粒度协同、组合为各样的云服务区适配业务场景,这也是我们所说的由点到面的展开。既然信创云是信创打开局面的核心手段,那数据存储的趋势自然也顺应云时代的发展。

信创云是信创落地实践的主要平台架构。信创云走过的路和各类云厂商们别无二致,唯一不同的便是信创云不仅有云,还有信息创新。既然历程相似,信创云上数据存储的未来趋势自不言喻。

1.多功能向的一键式服务化

搁置性能对决的盲目竞赛,是个人认为信创云厂商做的最正确的一件事。信息驱动业务,业务铸就科技。数据存储只有在业务支撑中发挥基石砥柱的作用,价值才会彰显。业务不仅只有性能需求,还有功能需求,而功能需求在业务的持续运营中占绝大比重,在性能过剩的今天,功能比性能更齐全。业务的类型和需求往往复杂,都有其独立性与特异性,数据存储的功能发展更应快人一步。只有数据存储衍生的更多功能才能反哺信创云的高级特性,数据体验升级。

传统架构中数据存储的变更都是专业厂商人员的专业操作,而在信创云上则只会是用户轻松点击几个按钮的功夫。譬如说数据恢复,传统架构下恢复人员需要充足的准备工作才能操作,而在云架构中用户选择恢复的目标,然后再点击“开始”按钮这便是全部准备的工作,后续所有的恢复工作都是数据存储与云服务自动完成。数据恢复仅是一项最基础的一键式服务,诸如CopyDataManagement(CDM)、FastInstanceClone(FIC)、InstantPullUp(IPU)等高级特性也将逐步实装到信创云中。

2.智能化驱动的自动化服务

如果说多功能向的一键式服务化是用户主动点选的需求,那智能化则是数据存储联动下的主动式服务。云架构下,凭借AI加持以及大量数据实践的运营积累,数据存储能通过更多的运营最佳实践实现全面的无感知的智能化赋能,无形之中利用“经验”替代冗长而专业的复杂配置。在传统架构中,中高端存储初始化和调优中复杂而专业的配置几乎只能由原厂工程师调配,而在云数据存储中,用户无需干预数据存储将自动优化。比如在信创云上使用日志数据分析类云服务时(如ELK、ADB套件等),数据存储能够通过分析用户运营过程中的场景参数、功能类别、使用习惯持续优化缓存、冷热数据分离、数据归档等,随时提供最佳性能保障。

3.典型业务场景下的专业定制服务

随着更多的业务系统在信创云上部署,信创云也会面临各类典型业务场景的建设,这类业务场景通常拥有不同行业的属性,但业务模式基本相同,常见业务场景如离线数据分析、数据大屏看板等。相较于高并发高性能高可靠的服务器云盘,分析类云服务性能波动更加剧烈且起伏,并发计算时性能带宽需求高,而大屏展示时性能带宽需求低,识别出不同行业的数据体征并适配、实时性能弹性扩缩容、动态精简数据索引强化存取效率等,甚至是借助数据存储特性实现更高级功能(如数据多版本在线回溯),都需要信创云产品运营的经验沉淀。随着信创云在接下来的五年喷涌期,云上业务趋向成熟,数据完成积累,典型业务场景下的定制服务需求愈发旺盛,数据存储必将迎来此类艰巨的挑战。

说完信创体系里数据存储的未来趋势,不可避免的提到当今美对华半导体工业技术封锁下数据存储的破局。这是一个产业链难题,数据存储产品线也决定了至上而精的特性,越高端的存储对元器件的设计加工以及制造越严苛,诚如处理器芯片的困境一样,破局不单单是某一方面或者某一点的突破,而是需要整个半导体行业的成长,虽然政策的红利与半导体工业的崛起都在催化着核心技术的研发,但随之而来的还有更强烈的技术封锁,核心元器件的设计器具、晶元制造工艺、封装堆叠的技术施工等等,甚至海量资金的扶持都是处理器与存储破局关键,路漫漫其修远兮,吾将上下而求索。

结束语

多位基础设施领域专家从应用场景分类、技术需求和硬件产品成熟度等维度对云计算环境下的信创存储进行了详细论述,概述了所面临的风险和挑战,并给出了建设方案指导,为企业在云计算环境下如何进行存储设施建设给出了专家观点和建设参考,具有很强的现实指导意义。

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