QLC 全闪存将取代混合存储？

Gartner今年6月发布的一份企业存储的趋势报告，终于有公司购买了reprint权限，大家有福了，又可以学习了。

老规矩，仅仅分享报告不是我的风格，我还是简单解读一下。

受云启发的运营模式、先进的闪存技术、网络安全和数据洞察是 2023 年企业存储的顶级趋势。

我今天就重点解读一下闪存相关的趋势，因为我刚刚参加美国FMS闪存峰会回来。

闪存技术的进步——包括使用基于 QLC 的闪存、基于 TCP/IP 的 NVMe 和具有板载计算功能的专用NVMe 驱动器——正在将闪存的适用性扩展到极限性能和成本敏感的用例。

共同趋势：QLC 全闪存将取代混合存储

战略假设：到2027年，企业将在25%的固态硬盘闪存介质中使用QLC，而2022年底仅为5%。

说明：基于四级单元（QLC）的存储阵列采用软件支持的ASIC或FPGA逻辑（以克服生命周期限制、提高耐用性和性能），目前已部署用于通用块存储用例。它们还被部署在备份和灾难恢复用例中，在这些用例中，取代 TLC 介质设备阵列的性能并不那么重要。在分析、备份和灾难恢复等文件和对象使用案例中，基于 QLC 的存储阵列越来越多地被用来替代 HDD 磁盘阵列。基于 QLC 的阵列在密度极高的多字节使用案例中越来越受欢迎。

为何趋势化：为了利用低成本闪存介质的优势来满足更广泛的应用需求，存储厂商正在使用软件和定制逻辑来克服 QLC 介质的限制。QLC 与基于三层单元 (TLC) 阵列的成本Δ优势，加上更高的耐用性和性能，为企业带来了足够的长期效益（例如，在勒索软件事件恢复时快速恢复备份数据）。

影响：由于非结构化数据的增长推动了对更高密度固态硬盘驱动器的需求，配备 QLC 的阵列有可能取代越来越多基于 TLC 的闪存阵列和混合 HDD 阵列。对传统混合 HDD 阵列成本的净影响是市场份额下降，而非结构化数据的增长正在加速。这种影响将降低通用块存储阵列的平均销售价格，同时提高对象存储阵列的平均销售价格。

行动：

客户应根据用例和工作负载需求重新评估其应用基础架构环境，并确定使用基于 QLC 的存储相对于混合 HDD 和基于 TLC 的存储在价格和性能方面的整体优势。 

瓜哥点评

QLC在很多场景下，取代HDD确实已经是趋势。Pure Storage、Dell、NetAPP的主流NAS产品全部都支持QLC SSD了。但是，要完全取代HDD还是不现实。具体的分析，大家等着看我写的美国闪存峰会参会总结。

块存储趋势：通过 Fabric 实现 NVMe

战略假设：到2027年，25%的企业组织将部署NVMe-oF作为存储网络协议，而2023年中期这一比例还不到10%。

说明：NVMe-oF一种网络协议，它利用了 NVMe 外设组件互连快线（PCIe）设备的并行访问和低延迟特性。NVMe-oF 通过隧道将 NVMe 命令传输到远程子系统。该规范定义了一个协议接口，旨在与高性能结构技术配合使用，包括通过光纤通道、InfiniBand 或以太网与 RoCE v2、iWARP 或 TCP 进行远程目录内存访问 (RDMA)。这样就能为存储系统提供前端接口，扩展到大量 NVMe 设备，并延长数据中心内支持 NVMe 子系统的访问距离。NVMe-oF 可显著改善数据中心网络延迟。

为何成为趋势：NVMe-oF 产品可满足结合 NVMe 驱动器对低延迟应用要求至关重要的用例。虽然需要对基础架构进行更改和升级，但这些技术所能带来的明显优势正吸引着高性能需求，以及可利用底层网络功能与 NVMe 闪存介质相结合的可扩展架构的使用。NVMe-oF 协议提供的架构可扩展和增强分布式分解平台中的存储功能。

影响：NVMe-oF 协议加快了下一代存储架构的采用，如独立扩展容量和计算的分解存储-计算、软件定义存储的使用以及超融合和可组合基础架构。在 NVMe-oF 选项中，NVMe-TCP 的优势最大，因为在企业内部，以太网的成本和简便性可以满足 iSCSI 和低于 16Gbps的低端光纤通道 SAN 的带宽要求。此外，NVMe-oF 还可通过高可用性功能扩展到高容量水平，并可从中央位置进行管理，为数十个计算客户提供服务。

行动：确定哪些工作负载需要基于 NVMe 和 NVMe-oF 解决方案的可扩展性和性能来证明这种部署的溢价成本是合理的。将其用于高性能应用，如人工智能/移动计算、高性能计算、内存数据库、事务处理或替代可使用托管 STaaS 的 iSCSI 环境。确定潜在的存储平台、网络接口控制器、主机总线适配器和网络结构供应商，以验证是否进行了互操作性测试，以及是否提供了参考资料。

瓜哥点评

Gartner还是最看好NVMe/TCP。但NVMe/FC是否还需要支持？NVMe/IB是否在英伟达生态更受欢迎？NMVe/RoCE是否性能更好？不管如何，NVMe-oF肯定是方向，相信国内很多厂商，包括SDS厂商都会推出端到端的NVMe-oF产品。但到底选哪些技术，确实需要仔细考虑，既要考虑技术本身，可能还有信创的角度。更多的分析，请大家关注我后面的美国闪存峰会参会总结。

块存储趋势：专用NVMe 固态硬盘

战略假设: 到2026年，专用NVMe固态硬盘将取代30%以上的内部部署容量，而2023年中期这一比例还不到5%。

说明：Captive NVMe SSD（专用NVMe SSD) 硬盘集成了处理器内核，大幅提高了板载计算能力，可在硬盘级别处理 I/O 功能。Captive NVMe 驱动器正逐渐取代标准固态硬盘驱动器，成为为客户提供存储系统级功能的一种方式，从而在广泛的存储系统优势范围内提高应用能力。Captive NVMe SSD 硬盘供应商从 NAND 开始设计和构建存储阵列，并通过软件来优化存储环境。Captive NVMe SSD 硬盘的主要功能是卸载存储控制器 CPU 的输入/输出 (I/O)。

为何成为趋势：存储越来越被视为解决和启用关键存储系统功能的战略杠杆。Captive NVMe 硬盘利用供应商采购和集成计算与分析功能的能力，提高了在许多关键运行因素中优化硬盘所需的相对智能。未来的增强功能将大幅降低硬件管理和支持成本，并通过结合硬盘智能使用高级 AIOps 功能来增强数据管理。Captive NVMe 硬盘为更高效、可扩展的存储系统架构（如软件定义的分解存储-计算）铺平了道路，从而促进了 NVMe-TCP 的采用。

影响：使用专用 NVMe SSD 驱动器可带来无数潜在的有利优势，包括增强存储操作和节约成本，以及更具网络弹性和智能的数据存储服务环境。供应商自带 NVMe 硬盘的方法需要大量昂贵的内部工程和采购专业知识，必须在整个产品组合中加以利用。要想与垂直整合的 NAND/SSD 供应商进行有效竞争，就必须战略性地获得下一代 NAND 技术和足够的规模。自有 NVMe SSD 驱动器的缺点包括与单一来源供应相关的风险增加，包括供应发生变化时存储系统层面的可用性和转换成本。

专用 NVMe SSD 硬盘采用特殊逻辑和复杂的 AI/ML 算法，具有以下优势：

使用 QLC 等低损耗 NAND 闪存的成本优势

固态硬盘密度高于标准固态硬盘

额外的计算能力，提供更强的固态硬盘功能和性能

高效压缩和重复数据删除等计算能力

细粒度闪存管理，通过有限的超额配置提高耐用性和弹性

更高效、更灵活的横向扩展块存储架构

先进的网络弹性功能，如介质级过滤、搜索和扫描

实时统计硬盘本身存储数据的熵变化（提高安全性

改进的 NVMe 应用感知端到端安全功能

改进电力使用以抵消二氧化碳排放，以及智能电力和冷却功能

行动：

客户应评估自带 NVMe 硬盘在存储系统中扮演的角色，并确定这些优势对整个供应商选择过程是否至关重要。

采取积极主动的方法，评估各供应商如何满足战术和战略 NVMe SSD 要求，以及这些供应商的战略如何应对未来的存储系统趋势。

对那些可能对关键应用基础设施需求的采购和持续供应要求产生负面影响的风险和依赖性因素进行详细的尽职调查。

询问专属 NVMe SSD 供应商是否对路线图和强大的采购团队有多年的看法和承诺。

瓜哥点评

目前，存储厂商采用自研SSD的主要有Pure Storage、IBM和华为。确实，专用SSD可以实现盘控联动，把阵列的很多工作卸载到SSD处理，这样效率更高。但是，一般的SDS理念的厂商，不太愿意采用专用的硬件，采用通用SSD也可以非常成功的，如Vast DATA。

编辑：黄飞