全閃存數據中心的發展趨勢分析，五大發展趨勢詳細解讀

據IDC，未來全閃存數據中心將有以下五大發展趨勢：

1、未來，全閃存將會被普遍采用，承載核心業務、增值業務等多種業務場景(不僅僅局限于特定應用、工作負載);

2、全閃存數據中心可以有效推動綠色節能及可持續發展的實現，可以進一步幫助企業縮減數據中心，其空間和能耗上的開支;

3、閃存技術正持續優化，并推動數據中心網絡IP化;

4、內存驅動的基礎架構足夠靈活，可以為工作負載提供最低的延遲，推動全閃存數據中心發展;

5、全閃存數據中心實現智能運維，助力數據全生命周期跨域部署。

趨勢于優勢詳細分析

(1)全閃存不再只針對特定的應用和工作負載

未來的應用對于快速訪問的需求正在逐年增加，企業將需要更高性能的系統以承載應用需求。同時，采用全閃存系統可以降低TCO(總擁有成本)和單位IO上的開支，并減少管理復雜性，因此，全閃存系統將不僅只針對特定的應用和工作負載，而會被普遍的采用，承載核心業務和增值業務等多種業務場景中。

核心業務全閃存化

企業的核心業務通常對系統的性能、安全性和穩定性有極高的要求，企業的IT系統需要具有快速響應能力，才能確保業務應用的流暢，少許的延遲就可能造成大量用戶的流失，全閃存可以提供百萬級的IOPS以及毫秒級的延遲，并具備更高的安全性和穩定性。

過去，企業對固態硬盤使用壽命問題的擔憂一直存在，畢竟數據安全可靠是企業最為關注的話題，由于固態硬盤與機械硬盤不同，其使用壽命由NAND閃存的擦寫次數決定，目前，TLC NAND已成為企業級固態硬盤的主流，QLC NAND也將在云、CDN和分層存儲解決方案中被更多采用，隨著寫入算法的不斷演進，可以在軟件層面最大限度地延長固態硬盤的使用壽命，在實際使用和替換周期來看，固態硬盤的使用壽命并不會成為其瓶頸。同時，由于固態硬盤里不存在機械活動器件，不會發生機械故障，尤其是企業級固態硬盤，對于碰撞、沖擊、震蕩、等耐受力也較機械硬盤更高，因此全閃存數據中心具有更高的系統穩定性，能夠降低數據意外丟失的可能。

全閃存系統非常適用于企業對于安全可靠要求極高的核心業務以及高并發應用場景，目前，全閃存在企業核心業務的使用上已逐漸普及，新端口的固態硬盤和SCM (Storage Class Memory)的引入，加之端到端NVMe網絡架構，使存儲系統的性能有了大幅的提升。除了主存儲閃存化之外，在災備方案中采用全閃存可以進一步提升備份速度、縮短恢復時間，從而更好地滿足未來日益嚴苛的應用需求。

增值業務全閃存化

未來企業期待數字化基礎設施幫助他們成就更多增值業務，如電子商務中應用實時翻譯以促成新訂單并增加用戶粘性;社交網絡運營者亟需快速分析用戶行為來實現精準營銷等等，這些數據創新應用是企業數字化轉型的重要驅動力。面臨海量非結構化數據以及未來企業對數據響應速度要求的日益提升，分布式是理想的解決方案。

目前，分布式已經可以承載很多業務，例如面對高并發類，如數據庫、虛擬化等場景，以及面對非結構化數據的存儲問題等，同時，為了更好地提高分布式架構的可靠性和成本效益，企業可以采用存算分離的架構提高資源利用率，并在存儲上采用全閃存來實現高可靠性。閃存的成本下降、容量和密度大幅提升，以及性能繼續突飛猛進會為行業帶來巨大變化，分布式存儲也正在轉向采用更多的固態硬盤來降低單位性能和帶寬成本，利用智能分層技術，將內存和閃存多級數據分層，提高數據讀取速度，充分發揮硬件性能。

根據IDC調研顯示，越來越多的用戶青睞于將全閃存系統應用于二級存儲，其中最主要的驅動因素是為了提高備份和數據恢復的性能和存儲系統的穩定性。

企業/機構采用全閃存系統作為二級存儲的驅動因素

根據IDC統計，2020年，全球范圍內，在企業級固態硬盤上的支出已經超過傳統硬盤，這一趨勢將繼續保持。

全球企業級機械硬盤和固態硬盤支出對比(單位：百萬美元)，2005-2020

全球企業級機械硬盤和固態硬盤支出對比預測(單位：百萬美元)，2020-2025

加速建設多個業務和應用場景下的數據保護

隨著行業數字化轉型的深入，業務發展和創新愈加依賴數據的穩定性、高可用性以及安全性。數據作為企業資產，其重要性被提升的同時，也面臨多種威脅和風險。自然災害、病毒攻擊和非法入侵，以及系統軟硬件故障均對數據安全性帶來挑戰，有效的數據保護已成為剛需，加速多業務和場景下的數據保護建設勢在必行。

隨著業務數據量呈現海量增加、種類復雜、調用頻繁等特征：需要存儲和使用的數據量越來越大，數據量呈現指數級增長;移動化和云化加大了各種類型的非結構化數據比重，數據類型呈現多樣性特點;使用者對數據的利用越來越頻繁，數據也越來越熱。針對以上變化，企業數據保護面臨的挑戰愈加復雜，數據保護方案規劃和設計需要考慮存儲更多的數據、支持更多的類型、提供更好的性能、兼容和適配更多新興應用場景。

(2)全閃存數據中心助力實現綠色節能和可持續發展

無論是國家的政策導向還是企業基于自身降本增效的考量，綠色節能已經逐步落地到企業生產和經營的方方面面，在數據中心層面，采用高密度的全閃存系統是理想的解決方案。未來，隨著數字化不斷深入，數據中心將成為能耗大戶，為了實現數字化的可持續發展，通過采用全閃存數據中心，企業可以極大地縮減數據中心空間和能耗上的開支，由此帶來的高資源利用率和高成本效益是驅動全閃存系統出貨量增長的重要因素。

目前，企業對于全閃存系統采用的最大阻力在于價格因素，但從長期來看，固態硬盤和機械硬盤的價格差距正在逐步縮小，根據IDC統計，固態硬盤每GB的價格在2015-2020年期間，平均每年的降幅將達到25%，未來五年將繼續保持這一趨勢。IDC全球企業級基于NAND閃存的固態硬盤每GB價格預計在2020-2025年以19%的年復合增長率下降。根據企業級固態硬盤對比2.5寸10000轉機械硬盤的價格趨勢可以看到，每GB固態硬盤的價格在2020年是機械硬盤2.2倍左右，預計到2025年會低于2.5寸10000轉機械硬盤的價格。長期來看，隨著固態硬盤價格的下降，全閃存數據中心不僅具有在綠色節能方面的優勢，其自身也將變得更具成本效益。

全球企業級NAND固態硬盤和機械硬盤價格趨勢預測(單位：美元/GB)，2018-2025

(3)閃存技術正持續優化，并推動數據中心網絡IP化

全閃存具有更高的可管理性和可維護性，同時，固態硬盤的尺寸正變得更加靈活，通?？商峁┒喾N長度、寬度和高度選項。接口方面，為了進一步縮短存儲網絡的延遲，NVMe協議正逐漸成為主流，固態硬盤接口將從傳統的SATA/SAS過渡到PCIe(NVMe)，PCIe接口的固態硬盤可以進一步釋放固態硬盤的性能，使硬件直接與CPU進行通信，提高響應速度，NVMe協議則對接口協議進行統一，從而實現多操作系統的互聯互通。

全球固態硬盤接口類型占比預測，2015-2024

為了針對NVMe協議做進一步擴展，NVMe over Fabrics開始逐漸被采用。當前的NVMe over Fabrics主要有兩類主流的方式，包括FC-NVMe和NVMe over RoCE，前者被采用的主要原因是FC網絡是目前存儲網絡的主流選擇，其在穩定性方面具有一定的優勢，NVMe over RoCE則通過更加開放的以太網，以及帶寬速度的快速演進等優勢，展示出更具發展潛力的態勢。NVMe over Fabrics發布已經五年，技術逐漸成熟，規?；涞貙嵺`已經具備了現實基礎，作為未來趨勢，NVMe over Fabrics在性能、成本等方面的優勢將促使架構逐步轉型，尤其可在計算和存儲分離的架構中發揮出更大的優勢。同時，為了實現更好的連接性和可管理性，企業可以將網絡逐步轉向全IP化，以獲得更高的傳輸性能，并簡化運維管理。

(4)內存驅動的基礎架構在未來推動全閃存數據中心發展

隨著數字化深入，企業面臨新的挑戰，包括由數據實時性帶來的挑戰。在新的業務需求下，內存驅動的基礎架構(Memory-driven infrastructure)是未來發展趨勢之一。內存驅動的基礎架構足夠靈活，可以為工作負載提供最低的延遲，并使用人工智能、機器學習、深度學習和其他較新技術為擴展工作負載提供低延遲和高程度的數據并發。

內存驅動的基礎架構使用新興的持久性內存技術來降低數據訪問的延遲，同時提供極佳的性能和企業級存儲管理功能，該架構利用了諸如SCM等技術，提供滿足下一代應用對于實時性、可用性和功能性需求。使用SCM技術有諸多好處，雖然固態硬盤相比機械硬盤具有更高的性能，但是從內存到固態硬盤之間仍然存在延遲的瓶頸，SCM能夠提供接近DRAM的性能和更大的存儲容量，每GB的成本比傳統的內存更低。同時，該技術的性能密度提高了其他方面效率，例如需要較少的后端存儲容量，可進一步縮減全閃存數據中心部署所需的開支。

SCM技術是未來發展趨勢，但目前仍然存在一些挑戰，例如成本因素 - 盡管它的每GB成本比DRAM低，但在內存驅動的基礎設施中使用這類存儲的每GB成本確實是所有持久性存儲產品中最高的，同時，有些應用程序在不進行部分重寫的情況下無法充分利用這些新興持久性內存技術的所有性能，一些支持內存驅動基礎設施的軟件提供了API，允許現有的應用程序在不進行修改的情況下利用這些技術以解決利用率的問題，除此之外，可靠性的驗證以及架構重構帶來的風險影響企業采用該技術的阻礙因素之一。SCM技術將在一些特定的場景中被率先采用，例如高實時性工作負載、分層數據解決方案和緩存應用程序等，越來越多的硬件架構也正在發展，為SCM技術的應用做好準備。

利用持久性內存解決方案打破傳統的內存/存儲層次架構

(5)全閃存數據中心將助力數據全生命周期跨域部署，智能運維不可或缺

未來數字化基礎架構將更多與企業的業務前端進行交互，逐漸演進為跨數據全生命周期的無處不在的基礎架構。多樣化的部署在滿足企業業務需求的同時給IT基礎架構的運維管理帶來挑戰，通過建設全閃存數據中心，企業可以把工作負載整合到較少平臺上(利用全閃存系統增加的基礎架構密度)，降低管理的成本和復雜性，同時帶來更高的單位性能和可靠性。

在未來數字化基礎架構的管理上，企業將更多依靠人工智能進行自動化運維。AIOps將大數據和預測性人工智能/機器學習技術應用于各種類型的IT操作和管理過程中，使IT系統能夠檢測異常、預測故障、建議補救措施，并執行自我調節、自主IT配置、負載均衡、數據遷移、修補和其他相關調節動作。 AIOps將被頻繁應用在相關性、異常和模式的檢測上，并主動預測基礎設施健康狀況、容量需求和性能變化。AIOps正日益成為云和數字基礎設施管理工具和服務的促成者，為了提高效率，大多數支持 AIOps的工具需要通過大量相關數據訓練來識別正常模式和異常模式，隨著時間的推移，伴隨連續數據分析的數據流處理技術的創新，有望實現更高水平的自動學習。IDC認為，未來數字化基礎設施在很大程度上取決于復雜的、互聯的云基礎設施的自我調節和自身動態優化的能力，以應對資源需求、應用程序性能和最終用戶體驗的實時變化，AIOps將繼續發展，成為實現這一愿景的重要技術基礎。

數據來源：《IDC：2021年全閃存數據中心白皮書(41頁).pdf》

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