圖為Wikibon發表的2012~2016年傳統企業儲存與Server SAN全球市場銷售趨勢預測。資料來源:Wikibon(2016) ,iThome整理,2017年6月。

無論景氣如何,過去3、5年以來,企業手上持有的資料量,都仍然隨著時間而持續增加,但傳統企業儲存產品(SAN、NAS與DAS)在企業儲存銷售中所占比重,卻持續下滑,造成這種現象的原因,便是Server SAN、超融合(Hyper Converged),以及公有雲等新興儲存架構的興起,擠占了原有傳統儲存產品的市場。

在這些新興架構中,對傳統儲存產品最具威脅性的是公有雲儲存服務。公有雲儲存的問世與成熟,堪稱是近年來對企業儲存應用衝擊最大的新架構,而AWS、微軟等公有雲儲存服務商,也成了傳統企業儲存設備供應商的最大競爭對手。

高速成長的公有雲儲存

依Wikibon在2016年Server SAN儲存應用報告中,所統計的各類企業儲存架構發展趨勢顯示,在2012年以前,公有雲儲存還是個不起眼的產品類型,銷售額只相當於傳統企業儲存產品的3%。

然而到了2016年時,公有雲的銷售額已成長到相當於傳統企業儲存的23%。依照這樣的發展趨勢,2020年將是一個轉折點,屆時公有雲儲存的銷售額便會超越傳統企業儲存。

公有雲儲存之所以能吸引越來越多的用戶採用,除了管理負擔輕、可彈性配合用戶應用規模、較低的總體持有成本等「成本面」的優點外,在「功能面」方面,這幾年來也有全面性的進步,覆蓋的企業應用範圍越來越廣。

時至今日,我們可以毫不誇張的說,除了沒辦法直接接觸實體機器這一點以外,現在IaaS公有雲所能提供的儲存服務,幾乎已經可以涵蓋傳統企業儲存應用的所有範圍,足可替代傳統的企業儲存設備。

替代傳統儲存的IaaS公有雲

公有雲服務可分為提供基礎設施的IaaS、提供作業平臺的PaaS,與提供完整服務的SaaS等3大類型,我們這次的主題,是可直接對應與取代傳統企業儲存設備的公有雲儲存服務,屬於提供基礎架構資源的IaaS型公有雲服務一環。

早期的雲端儲存服務,大多是建構在物件儲存系統上的檔案或物件共享儲存空間,也就是讓用戶從本地端連網存取的網路硬碟。

後來隨著雲端運算平臺的成熟,以及儲存硬體成本的持續降低,出現了配合雲端運算平臺虛擬機器(執行個體)使用的區塊型雲端儲存服務,以及供備份或大容量長期儲存應用的備份、歸檔型雲端儲存服務。

近2年來隨著固態儲存的風行,又誕生了基於SSD裝置的高效能雲端儲存服務,可以向雲端運算平臺提供高I/O效能的雲端儲存空間,支援高效能形態的企業應用需求。

現在的公有雲儲存服務,不僅已能涵蓋幾乎所有主要的企業儲存應用類型,從大容量到高效能需求,以至物件、區塊、檔案等類型,更進一步,結合日趨成熟的儲存I/O效能調節技術,用戶既能能依照容量大小與使用時間來訂購雲端儲存,也能依照不同的效能需求,依I/O效能來訂購需要的雲端儲存空間,達到了「按需打造」自身雲端儲存服務的層次,比傳統企業儲存更加靈活。

三強鼎立的IaaS公有雲

同樣以Wikibon的2016年上半年公有雲市場統計為依據,目前的IaaS公有雲供應商大致是AWS、微軟與IBM三強鼎立的情勢,Amazon的AWS與微軟的Azure是兩大領先者,然後是IBM,其餘廠商的份額都明顯低於前述3家服務商。

以Wikibon統計的2016年上半年來看,AWS以31%的份額領先微軟的24%,光是這前兩大服務商就占了55%的市場。排名第3的IBM則有14%份額,然後依序是占有5%份額的Oracle與4%的Google。

不過以2015年全年,或預估的2016年全年總收入來看,若不分公有雲服務類型的話,微軟將會略為超過AWS而成為第一,在這兩大領先者之後依序是Salesforce、IBM、SAP、Oracle與Goolge,但其中Salesforce與SAP都沒有提供IaaS服務,所以單就IaaS公有雲服務來看,領先者仍維持不變:微軟、AWS、IBM、Oracle與Google。

接下來我們便以這5大IaaS公有雲服務商提供的儲存服務為標的,來檢視當前公有雲儲存所能涵蓋的儲存應用型式與特性。

公有雲儲存服務的基本類型

對於商務或企業儲存應用,常見的需求不外乎檔案共享應用,以及主要針對結構化資料、強調I/O效能的區塊類型(Block)儲存,針對非結構化資料的物件儲存(Object),還有長期保存的歸檔(Archive)幾種類型,另外還要提供必要的擴充性、服務的可用性與資料的安全性。

無論應用於本地端的傳統儲存設備,還是位於雲端的公有雲儲存,都同樣得滿足前述幾種企業儲存應用需求。

為了滿足前述不同面向的儲存應用需求,傳統儲存設備提供了NAS、SAN、DAS與備份/歸檔儲存等不同類型的產品。類似的,公有雲服務商也具備了不同型式的儲存服務,來應對企業儲存應用的需求。

目前IaaS公有雲服務商提供的儲存服務可以分為這4大類:

高效能區塊儲存服務

針對高效能存取需求的區塊類型儲存服務,可以為用戶的雲端平臺虛擬機器提供裸儲存區,類似位於雲端上的SAN或DAS儲存空間。例如AWS的EBS(Elastic Block Store)、微軟Azure的進階儲存體(Premium Storage),以及IBM的SoftLayer區塊儲存體(Block Storage)、Google Cloud平臺的Persistent Disk等,都是屬於這類雲端儲存服務。

為了確保足夠的IOPS效能,AWS、微軟、IBM等公有雲服務商的區塊儲存服務,還提供了基於SSD的高I/O效能選項。就效能來說,這類公有雲儲存已能提供單一磁碟區數萬IOPS的效能,已相當於中高階全快閃儲存陣列的水準。

為了精確對應用戶的需求,這類雲端儲存通常還能結合IOPS效能選購功能,讓用戶依需求設定自身需要的I/O效能,並依照I/O效能等級來收費。

共享檔案儲存服務

為雲端平臺虛擬機器提供檔案共享儲存空間的服務,也就是一種位於雲端上的NAS,典型的有AWS的EFS(Elastic File System)、微軟Azure的檔案儲存體(File Storage),以及IBM的SoftLayer檔案儲存體(File Storage)等。

這些檔案型公有雲儲存服務,可以像一般NAS一樣,透過NFS或SMB協定,將檔案系統空間分享給數千個雲端平臺虛擬機器(運算執行個體)使用。為了配合用戶不同的成本與效能需求,微軟、IBM等雲端服務商的共享檔案儲存服務,還提供了不同效能與可用性等級供用戶選擇。

物件儲存服務

可供用戶在本地端透過入口網站存取、或雲端虛擬機器使用的物件式儲存空間,可以為非結構性資料提供近乎無限容量的儲存庫,最著名的雲端物件儲存服務便是Amazon的S3,另外微軟Azure的Blob儲存體(Blob Storage),以及IBM的雲端物件儲存體(Object Storage)、Google Cloud Storage也是屬於這類公有雲儲存服務。

各大公有雲服務商的物件儲存服務,通常還能區分為幾種不同效能、可用性與成本的服務層級,以配合用戶不同的存取頻繁程度需求,例如Amazon S3便分為標準的S3、非頻繁存取的S3-IA與長期歸檔用的S3 Glacier等3種類別,分別對應一般存取、少量存取與長期歸檔儲存需求。

大容量歸檔儲存服務

為用戶資料的長期保存需求,提供一個擁有近乎無限擴展能力、且低成本的雲端儲存空間。

這種專供資料長期歸檔、封存(Archive)使用的雲端儲存服務,通常是效能與可用性等級較低的低價位類型物件儲存服務,例如Amazon的S3 Glacier、微軟Azure的Blob儲存體非經常性存取儲存層(Cool Access Tier),以及Google的Archival Cloud Storage等。

這類服務設定的存取頻率較低,預設用戶存入後就很少會存取(通常每年低於1次的存取頻率 ),需要的存取回應速度也較低(存取延遲為分鐘以上等級),從而能藉由使用較低可用性與效能的架構,來壓低成本。

公有雲儲存的資料保護與可用性

公有雲儲存服務商通常是透過分散式儲存系統,來建構用戶使用的儲存空間,因此也是透過分散式系統的多複本鏡像複寫機制,來確保儲存服務的可用性(Availability)。至於實際能達到的可用性等級,則視分散式系統的硬體元件故障率、叢集架構的設計,與選用的複本複製數量而定。

理論上,若複寫的複本份數越多,則整個系統能承受的失效程度也越高,可用性也越高,但耗用的資源也更大。考慮到必須服務的用戶數量極為龐大,以及機房建置與營運成本方面的限制,各公有雲服務商對儲存服務設定的服務可用性層級,大都相當有限,且不同類型的公有雲儲存服務,所能提供的可用性也互有不同。

其中可用性比較高的公有雲儲存服務,像AWS EBS宣稱擁有99.999%可用性,已達到當前企業級儲存設備典型的可用性等級。不過同樣屬於AWS旗下的S3,可用性便只有99.99%,一些低成本的公有雲儲存服務可用性還更低,例如AWS的S3-IA更只有99.9%,微軟Azure的Blob Storage可用性也只有99.9%到99%。

為了幫助用戶保護雲端上的資料,並進一步提高可用性,主要公有雲服務商大多提供快照、遠端複製等進階應用功能,可透過快照建立多時間點複本,提供類似備份的資料保護。而透過同區域資料中心、或跨服務區域資料中心的遠端複製,還能作為一種異地災難備援的手段。

不過即使加上遠端複製功能,當前公有雲儲存服務的可用性,與傳統儲存設備之間仍有明顯的落差。公有雲儲存服務的典型服務可用性等級是99.9%,加上高可用性措施後通常也只提高到99.99%可用性,相較下,當前中階以上等級的企業級儲存設備,標準的可用性規格是99.999%,高階的企業級儲存設備更能達到99.9999%可用性,至於當前高階儲存設備能達到最高水準可用性則是99.99999%。

也就是說,當前IaaS公有雲儲存服務雖然能提供相當高的資料耐久性(durability),可以確保用戶資料不致遺失,但服務的可用性明顯低於傳統企業儲存設備的水準——資料雖然還保存在雲端上,但未必能夠提供存取服務。這也阻礙了用戶將最關鍵的應用轉移到雲端上,目前還是只有傳統高階儲存設備,才能提供足夠支撐高關鍵應用所需的可用性。

邁向企業儲存主流的公有雲儲存

儘管可用性與部份進階功能方面尚有所不足,但以AWS與Azure為代表的公有雲儲存服務,已經能涵蓋區塊、檔案共享、物件與歸檔等4大類型儲存服務,足以應對企業儲存應用的絕大多數面向需求。

而就我們這次針對的5大IaaS公有雲服務商來看,目前以AWS與微軟Azure涵蓋的儲存服務面向最完整,可選擇的服務類型選項也最豐富。IBM與Oracle的IaaS公有雲儲存服務涵蓋也算完整,只是進階選項目前還不如前兩者多樣化。

因此目前的公有雲儲存服務,已能達到涵蓋面向完整、服務商選擇豐富的層次,只要企業用戶環境能連得上雲端、並按時繳交費用,幾乎可完全依靠這些公有雲儲存服務,來滿足大多數的儲存需求。

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