网络存储的浪潮已经到来，发展存储核心技术有哪些意义？

编辑|王十七

计算机技术和网络技术逐渐成熟，计算机处理能力和相关数据需求不断增长，使得存储技术的发展得到更多的市场驱动，网络存储的浪潮随之到来。

存储虚拟化、分级存储等技术进一步推动网络存储的发展，对象存储，云存储成为发展的新热点。

在目前国际经济环境下，发展存储核心技术，制定中国网络存储标准发展战略，对存储产业的健康可持续发展具有重大意义。

过去的15年，商业运营模式发生了重大改变，这其中，基于互联网的商业模式给信息的获取和存储技术带来了新的挑战。

围绕数据处理的三大流程计算、传输、存储，信息产业经历了三次技术变迁:对于数据快速计算的需求刺激了网络行业的兴起；前两次信息技术的发展改变了商业运营模式，商业信息化的应用产生了海量数据。

如此巨量的数据如何更高的响应、更可靠的存放、更快速的备份恢复成为IT架构设计中首要考虑的问题。

如今，存储已成为IT架构建设的重心。

首先，用户对于存储的个性化需求开始凸显。

存储与应用的整合日益密切，因用户的具体应用不同，其需求也相差很大。

不同的行业有不同的应用需求，而且即便是相同的行业，因为信息化的基础不同，存储需求也会有很大的差异性。

其次，存储用户更加重视存储软件的应用，更加注重存储系统在提升用户业务竞争力方面的作用。

从存储系统的管理、维护，到数据的归档、备份、容灾，这些都离不开背后软件的支撑，存储系统效能的发挥，在很大程度上取决于软件的功能、适用性。

存储用户需求的另一个趋向是倾向采购成熟技术标准的产品和方案，不再一味追求高新技术。

存储系统整体效能的发挥，取决于系统的稳定性、可靠性和方案、服务等多因素，经过验证的成熟产品、方案对客户更具吸引力，这也说明存储市场也逐步走向成熟。

按照传统分类方法，当前主流存储结构大致分为直连式存储(DAS)、网络存储设备(NAS)和存储网络(SAN)三类。

市场统计表明，DAS存储设备的市场占有率正在逐年下降，SAN和NAS架构因为其兼顾可用性、扩充性、简单性以及共享性等优势，已经成为数据存储的主流。

SAN和NAS架构的应用将存储分布由分散变为集中，由此大大提升存储资源利用率，同时在系统统一管理、升级和维护方面也变得更加便捷。

美国卡内基梅隆大学并行数据实验室提出的对象存储的思想，能够将NAS、SAN两种存储架构整合在一起，以满足结构化和非结构化数据的存储需求。

基于对象的存储技术(OBS)采用对象作为基本数据单位，进一步突破了NAS中常见的数据传输路径瓶颈和SAN的文件共享限制，并且在安全性、跨平台性、可用性和可扩展性等方面更具优势。

根据全球存储网络工业协会(SNIA)公布的技术演变蓝图(见下图)，协同解决方案(ISD)则是比基于对象的存储设备(OSD)更为智能的存储系统，它提供面向应用的开发接口，实现了更高层次的功能融合。

随着结构化与非结构化数据增长的变化、元数据和数据分布位置的变化，以及用户对存储系统提出的高可靠、高性能、大容量、高并发的要求，存储系统正在经历着一种向OSD、ISD的方向发展。

从存储设备的部署架构和功能演变过程中，可以看到存储设备正经历着由分散到集中的趋势。

存储系统领域主要使用的网络连接方式包括以太、光纤、Infiniband，IP网络构建简单、管理容易、成本低，但IP网络开销大、延时高，适合作为低端存储系统的互联网络。

FC是一种技术成熟的交换协议，带宽高、延时低，在高端存储系统的网络互联中占据主要地位；Infiniband网络是一种高速交换式网络，前期主要应用在高性能计算环境中，但随着信息技术的发展，Infiniband网络在存储系统的占有率正稳步扩大。

多种网络的并存带来如数据孤岛等一些问题，在一定程度上制约了存储产业的发展，为实现多种类型的存储网络兼容，已经出现了FCoE、FCoIB等技术。

由于现有的用户群和已有的存储设施具有延续性，可以预见，未来一段时间内，存储交换网络将保持多种标准、协议共存和融合的局面。

随着信息化应用产生了巨量数据，存储软件着重解决的问题是在处理海量存储数据的场景下面临的功能、扩展性和性能问题。

存储虚拟化技术通过将零散的存储资源整合起来，构建海量存储资源池，从而提高整体利用率，同时降低系统管理成本。

在技术实现上，可以细分为带内和带外虚拟化两种方式。

带内虚拟化实现简单，目前有较多应用，但带外方式不占用存储网络内的带宽，在海量信息处理时不会形成数据瓶颈，将是未来存储虚拟化技术的主流。

分级存储已经在生产系统中大量应用，分级存储管理实现数据在存储设备之间的自动迁移，使数据的价值与可用性、性能、数据保护及成本相匹配。

在海量存储系统中，确定数据的属性特征并判断是否迁移和迁移的路径是分级存储的先决条件，也是分级存储技术的研究重点。

在海量存储系统数据保护方面，连续数据保护(CDP)能通过持续的捕获、追踪系统I/O信息流状态，复制每个I/O写入动作，完整地保存系统存取变动过程，并可将信息恢复到任一时间点。

目前基于卷的CDP产品可以保护存储在该卷的任何应用。

面对海量、高速数据存取的应用，如何快速复制系统I/O，减少恢复窗口时间是目前研究的热点。

网络存储系统向集中、融合的方向发展，海量存储系统、云存储适时而升。

从架构上看，云存储屏蔽底层存储差异，对外提供一致的服务，这种存储网络可以架构在Internet之上，对最终用户来说，存储脱离了后端设备，而成为一种便捷的服务。

展望未来，围绕数据的建设将是客户信息化建设的主题。

数据建设需要综合现在和未来的需求进行规划，以做到可持续增长，可连续运转。

未来的信息应用模式将是海量数据的天下，云计算、云存储的核心就是根据需求可以动态、智能成长的服务。

2007年10月，SNIA宣布了一项绿色存储计划，致力于提高能源利用率，降低能耗，以减少网络存储产品对环境的影响。

此项计划涉及磁盘、磁带、服务器连接等。

目前，存储系统从部件到系统级的多种节能技术快速发展，包括MAID技术、动态电源管理、新型器件等。

未来的存储系统性能强大的同时，能耗将持续降低。

国外企业和研究机构在存储领域起步较早，发展成熟。

国内外专利查询及分析结果显示，目前大部分存储技术专利掌握在IBM、HDS、EMC等几家大型存储企业手中，在Fiberchannel等成熟技术领域已经形成了密集的专利覆盖。

在新兴的对象存储等存储技术领域目前还未形成垄断的局面，有一定专利发展空间。

通过对国内外专利查询，网络存储系统核心技术、数据虚拟化、存储备份等直接相关的专利，大部分被美国和日本所拥有，其中美国占72％的专利，日本占15％，中国仅占1％。

从国内网络存储技术专利申请情况来看，中国机构申请专利接近中国存储总专利数的50％，集中在浪潮、华为、华中科大、中科院计算所等企业和科研院所中。

目前主要研究领域在磁盘阵列、数据访问、备份、并行文件系统等，在存储技术基础研究领域如算法、器件方面专利还不多。

经过多年的技术发展，中国网络存储市场各厂商在中低端设备、软件已经有了一定的技术积累。

技术的进步必然要求可靠的专利保护，对于专利的保护，应采取有针对性和切实有效的策略：

在有可能产生专利冲突的领域，通过战略合作，获得相关技术许可；建立项目专利预警机制；通过自主创新，构筑外围专利网，形成专利交叉许可；采用开放式标准架构，降低专利中突的风险。

在促进专利发展方面，鼓励系统性的技术专利申请，形成存储系统专利群；相关单位建立专利联盟，共同应对国外公司的技术垄断；在存储系统专利群的基础上，推动建立统一网络存储系统架构的标准。

技术专利化、专利标准化、标准全球化已经成为一种趋势，中国存储产业竞争力的提升，有赖于对核心技术的把握以及在标准体系中话语权的提升。

存储技术与产品标准的制定将有助于存储厂商的技术积累、创新，形成产业规模和竞争力，以打破国外厂商的垄断，降低IT部署和维护的成本，提高国家信息安全等级。

1)通过标准制定，增强信息安全。

存储系统是数据保存的重要场所，而数据信息是国家、社会和企业赖以生存和发展的基础之一。

国外高端存储产品系统都具备远程维护功能，通过远程操作即可以进行正常的系统维护，但也带来了数据不安全因素，如：关键数据的恶意窃取、删除和篡改，系统的远程关机等。

军事信息、重要工程信息和金融体系信息等重要数据的丢失和毁坏都将造成无法估量的损失。

因此，出于保障国家安全、提高国家综合竞争力以及创造数字信息财富考虑，必须尽快独立发展自己的存储产业，制定我国自主技术标准。

2)制定存储标准，打破国外厂商垄断。

发展自主知识产权的存储系统关键技术有助于打破国外企业的价格垄断、服务垄断和技术垄断，节约企业和社会信息化的成本，突破发展瓶颈。

3)通过标准制定，提高自主创新能力，繁荣存储行业。

通过标准制定，可以促进企业和研究机构形成在存储技术方面的自主创新能力，整合各自的优势研究领域，为自主技术产品的发展提供技术保障，提高企业盈利能力。

由于中国市场和产业缺少自主标准，中国用户被迫“削足适履”，中国存储产品的研发、生产和使用都将遵从现有的集成标准，而进入国外专利“陷阱”。

作为信息化建设的基础设施，存储产业的国产化水平关系到社会安定、国家安全，因此尽快制定自主的行业标准，摆脱依赖国外技术的局面，制定中国的存储标准势在必行。

经过企业、科研机构和高校等机构的努力，产业和学术界积累了相当数量的存储领域的技术和人才，在一些核心技术方面有了基础，并由此产出了一批较高水平的科研成果、专利和产品。

在存储技术领域已经具有了进行产品设计、推广和制定部分标准的能力，为制定自主标准提供了技术保障。

在标准制定方面，首先要增加技术积累，产业界、学术界等机构应加强技术交流，互通有无，共同提高；同时在专利布局方面建立相关专利群，营造标准基础；并成立专门机构，组织标准制定，推进工作。

2009年8月14日，中国电子工业标准化技术协会海量存储标准工作委员会成立。

海标委致力于标准顶层的设计及规划、标准工作的组织与管理、标准的培训与推广。

目前在工信部和国际标准委的领导下，正在梳理并建立海量存储的标准体系，确定海量存储标准体系的具体内涵和范围，并已经开始着手推动在存储系统接口规范、对象存储、存储系统测试技术、存储系统管理等方面制定一系列标准。

在网络存储领域将逐步建立自主的存储标准，以此推动技术创新和进步，提高产品兼容性和互通性，降低企业研发风险，形成产业规模，促进产业发展繁荣。