【迅速成形中的新形態儲存產品類型】第1波分解式儲存架構產品總覽

在新創廠商VAST Data帶頭，以及數家大廠跟進下，分散式儲存系統領域快速發展，逐漸形成分解式架構（Disaggregated）的新類別。

其中歷史最早、也最具代表性的，是VAST Data Platform儲存平臺的「分解與共享一切」（Disaggregated Shared Everything，DASE）架構。另外還有HPE的Alletra MP for File Storage，Alletra MP X10000與B10000，以及NetApp不久前發表的AFX等。

雖然同屬分解式架構，但這些產品除了分解運算與儲存單元，由獨立的控制器節點與儲存機箱共同組成叢集，這一基本概念相同，彼此的存取機制、底層架構都大相逕庭，對於支援的存取服務類型，以及擴展規模設定方面，也是天差地遠。

就運算—儲存分離的型式來說，VAST Data與NetApp都採用純粹的分離，控制器運算節點不含提供叢集儲存空間的儲存裝置；而HPE的分離相對較不「純粹」，儲存控制器節點自身也含有一定數量的SSD。

而在存取機制方面，各廠商的路線也不同，例如VAST Data的DASE架構，便結合基於儲存級記憶體（SCM）的寫入緩衝區與metadata存放區，其他廠商的分解式架構並無這種設計，仍是採用基於DRAM/NVRAM的快取緩衝區。

除了基本的運算與儲存節點，有些廠商還能為儲存叢集提供配套的輔助功能節點，例如NetApp AFX另外結合專屬的運算引擎節點，用於metadata與AI應用處理，HPE Alletra MP X10000提供搭配資料保護服務的資料加速器節點（Data Accelerator Node），這都是其他廠商沒有的設計。

至於在支援的存取服務類型，以及擴展規模設定方面，個別產品也是相差甚遠。例如VAST Data、HPE Alletra MP for File Storage與NetApp AFX都是針對物件與檔案儲存服務，但HPE Alletra MP B10000別樹一幟，專門支援區塊儲存。

而在擴展規模方面，VAST Data、NetApp AFX都支援上百臺節點，以及EB等級的最大儲存容量，至於HPE Alletra MP X10000與B10000的擴展規模相對較小，只有個位數節點，以及數PB到十多PB等級容量。

為了進一步認識這個新興領域的產品功能特色與差異，接下來我們便逐一檢視各產品基本規格特性。由於過去3年來，我們已數次在其他封面故事與專題，介紹VAST Data的平臺架構，這次改從其他廠商的新產品開始看起。

NetApp的AFX

在2024年9月InSight大會中，NetApp初次透露正在發展採用分解式概念，針對AI應用的新型ONTAP資料平臺。

整整1年後，NetApp在2025年10月正式發表這款產品，便是AFX。

NetApp AFX的叢集架構

由負責資料管理與I/O處理的AFX 1K儲存控制器，以及負責提供儲存空間的NX224儲存櫃組成分解式叢集架構，還可選配DX50資料運算節點，用於提供更高效率的metadata處理，以及額外的AI處理功能。圖片來源／NetApp

AFX由2種基本硬體單元組成，包括：負責運行ONTAP儲存作業系統的AFX 1K儲存控制器（作業系統需用ONTAP 9.17.1或以上版本），以及負責提供儲存空間的NX224 NVMe儲存櫃。

AFX還可選配DX50資料運算節點，可透過內含AMD Genoa 9554P處理器與Nvidia L4 GPU，用於執行NetApp的AI資料引擎（AI Data Engine），提供額外的高效能AI整合等進階功能，

1套AFX叢集可以包含最多128組AFX儲存控制器，52組儲存櫃，以及10組資料運算節點，可提供1 EB有效容量（含資料縮減效果），並支援pNFS、NFS、SMB、S3、NFS/RDMA等傳輸協定。

在AFX叢集架構中，資料傳輸分為前端的用戶端網路，以及後端的叢集/儲存網路等2大部分，前者用於AFX控制器與用戶端主機的連結，後者用於AFX控制器與儲存櫃之間的互連。後端的叢集/儲存網路必須使用特定型號的交換器，目前支援Cisco的Nexus 9332D-GX2B或Nexus 9364D-GX2A，分別可提供32個與64個400GbE埠。

相較於NetApp傳統架構的AFF、FAS系列儲存系統，AFX系列透過分解式架構，大幅提高擴展與運作靈活性，也簡化了系統管理。

在分解式架構下，AFX 1K儲存控制器構成負責資料管理與I/O處理的運算層，NX224儲存櫃則構成提供NVMe快閃記憶體的容量層，兩者相互分離，可各自獨立擴展，因而用戶能夠依照自身工作負載需求，調整儲存基礎架構的配置，避免過度配置資源。

除此之外，任何一臺AFX儲存控制器，都能存取叢集中任何一臺儲存櫃的SSD，不像傳統架構的AFF、FAS系列，控制器只能存取本機後端連結、數量有限的儲存櫃與SSD。

至於與控制器分離、獨立的儲存櫃，則能共同構成一個包含數十臺儲存櫃、上千臺NVMe SSD的單一儲存池，稱作儲存可用區域（Storage Availability Zone，SAZ），可由任一臺AFX儲存控制器存取，提高了資源配置與資料移動的靈活性。例如：用戶可將原本配置給某一控制器的Volume儲存區，移動給另一控制器，只需更新metadata與索引指標即可，而無須實際複製與搬運資料。

相較下，傳統架構的AFF與FAS系列，雖然也擁有數十臺儲存櫃與上千臺SSD的擴展能力，但這些儲存櫃與SSD是分別配置到特定控制器上，由個別控制器各自管理，不具備單一儲存池的靈活性，必須實際複製資料，才能在不同控制器之間移動資料。

HPE的Alletra MP家族

在VAST Data之外，HPE可說是最積極導入分解式架構的儲存廠商，先是在2023年4月，推出基於VAST Data軟體的Alletra MP for File Storage，以及基於自身軟體核心的Alletra MP for Block Storage，前者沿用VAST Data的DASE分解與全共享架構，後者則應用HPE自身的分解式區塊儲存架構。

稍後到了2024年11月，HPE又發表基於自身物件儲存軟體平臺的Alletra MP X10000，也同樣採用分解與全共享架構，也將Alletra MP for Block Storage更名為Alletra MP B10000，促使HPE在檔案、區塊與物件等3條主力儲存產品線，全部都有分解式架構的產品。

雖然這3款產品都是採用分解式叢集架構，但核心軟體不同，針對的儲存服務型式有異，規格與組態也有相當差別。

另一方面，這3款產品的底層，都是基於相同的Alletra MP硬體，因而，也形成了通用的分解式儲存硬體家族。

Alletra MP for File Storage

基於VAST Data軟體平臺，支援NFS/SMB檔案存取服務，架構與VAST Data原廠產品相同，但底層搭配的硬體裝置改用HPE自身的硬體設備，產品規格設定也與VAST Data本家不同。

基本組成是2臺2U運算節點（即控制器機箱）、1臺以上的容量節點（即JBOF儲存機箱），加上至少2臺100GbE交換器，

其中容量節點搭載了儲存級記憶體（SCM）與NVMe SSD，藉此支援VAST Data平臺特有的SCM寫入緩衝與metadata架構，但在用於存放資料本體的底層SSD方面，HPE改用TLC SSD，而非VAST Data原廠採用的QLC SSD。容量節點有標準密度與高密度等兩種款式，前者提供20臺SSD加上4臺SCM的配置，後者為22臺SSD加上8臺SCM。

相較於VAST Data原廠，HPE對Alletra MP for File Storage設定的擴展規格也較小，可擴充到最多16 PB的原生容量，大約是數十臺節點的規模。

Alletra MP X10000

由Alletra MP的硬體，搭配HPE自身的物件儲存軟體平臺而成，支援基於S3的物件存取協定，並採用全共享分散式儲存架構（Shared Everything Distributed Architecture），也就是分離運算與儲存單元的分解式儲存叢集。

X10000的基本組成，是最少3臺儲存控制器節點，與1臺JBOF儲存機箱，加上1對（2組）100GbE交換器。最大可擴充到8臺儲存控制器節點，與8臺JBOF儲存機箱，單一系統最大原生容量可達5.9 PB。控制器節點與JBOF儲存機箱搭載的SSD，原本是使用TLC SSD，不過自X10000 OS 1.2.0.0版起，又新增支援QLC SSD的選項。

除了儲存控制器與JBOF儲存機箱這2種基本節點外，X10000另外還能搭配選配的資料加速器節點（Data Accelerator Node），這種節點是HPE的StoreOnce Gen5備份儲存伺服器的衍生版本，擁有較高的資料縮減能力，用於協助X10000保存大容量的備份資料，每套X10000環境可搭配4臺資料加速器節點。

Alletra MP B10000

據我們所知，B10000應該是業界第1款，也是目前唯一採用分解式架構的橫向擴展區塊儲存陣列，不同於傳統的區塊儲存陣列，B10000的每一臺SSD都沒有特定的從屬，每一臺控制器能存取每1臺SSD，從而在存取與擴展方面取得最大的靈活性。

B10000可支援32Gb FC，以及基於10/25GbE的iSCSI與NVMe/TCP等區塊存取協定，依節點內部互連網路架構，又分為無交換器（Switchless）與經交換器互連（Switched）等2種版本，前者是讓各節點直接互連，後者則是讓各節點經由100GbE交換器互連。

HPE的Alletra MP B10000架構

傳統區塊儲存陣列架構中，無論擁有多少控制器節點、儲存櫃或SSD，所有儲存櫃與SSD都是固定配置給特定控制器（上圖左），而Alletra MP B10000的分解式架構，所有控制器都能存取任何一儲存櫃與SSD，大為提高擴展與配置的靈活性（上圖右）。圖片來源／HPE

無論哪種版本的B10000，都由儲存控制器與JBOF擴展機箱等2種節點組成，但經由交換器互連的版本可提供更大擴展能力。其中，無交換器版本最大只能組成1或2臺儲存控制器，加上最多2臺JBOF擴展機箱的架構，最大原生容量2 PB；經交換器互連版本則能視選用的儲存控制器型號，組成含有2、3、4組儲存控制器節點，搭配最多16組JBOF擴展機箱的架構，最大原生容量達5.24 PB。

VAST Data的DASE架構

我們過去曾在多個封面故事或專題，介紹VAST Data DASE架構的基本框架與規格，這次我們改從底層的架構出發，介紹其建立在分解式概念上的獨特叢集儲存技術，包括無狀態（Stateless）形式的控制器節點，以及結合儲存級記憶體與SSD的儲存節點架構。

VAST Data的DASE儲存架構

由作為控制器的CNode，與提供儲存空間的DNode組成叢集，透過基於NVMe-oF的100GbE網路互連，每1臺CNode都可以直接存取每1臺DNode上的SCM與SSD，沒有固定的從屬關係。圖片來源／VAST Data

DASE由稱作CNode的運算節點，與稱作DNode的NVMe JBOF機箱（早先曾稱為Databox）等兩種節點組成叢集，彼此透過基於NVMe-oF協定的100GbE網路互連。

首先，CNode扮演儲存控制器的角色，每臺CNode啟動時，都掛載叢集中每臺DNode的SCM與SSD，從而直接存取共享的系統狀態（從全域資料縮減到資料庫事務狀態），以及存取所有資料與metadata。至於另一種節點DNode，單純負責提供儲存空間，可搭載作為寫入緩衝與metadata儲存的SCM，以及存放資料的QLC SSD。

當CNode讀取資料，會先從DNode的SCM保存的metadata，查詢資料位置，再直接從QLC SSD讀取，無須向其他CNode請求資料，對於資料寫入，則將資料與metadata直接寫入多臺SCM與SSD。每臺CNode都可獨立完成讀寫存取，所以DASE叢集沒有CNode之間的橫向通訊。

更進一步，由於CNode不保存任何metadata與系統狀態，也無須維護CNode之間的快取一致性，這就是所謂的「無狀態式」設計，無需使用昂貴的NVRAM來做為快取與緩衝區，而且，叢集中每臺CNode都可存取所有DNode的資料與metadata，所以整個叢集中，即便99%的CNode都失效，只要有任1臺CNode還存在，就能維持正常存取。

反過來說，由於保存系統狀態的metadata與資料都位於DNode，所以DNode必須具備高可用性，為此採用了高可用性機箱設計，每組機箱含兩組DNode，從風扇、電源到網路埠都是雙重配置。高可用機箱的兩組DNode為雙主動設計，平時各自只將一半SSD提供到NVMe-oF網路上，當任一組DNode失效時，則將存取通道重新映射到剩餘的DNode上，維持存取作業。

擴展中的分解式儲存應用

最初我們從VAST Data接觸到分解式儲存叢集架構時，由於該公司以AI、HPC等應用為主要訴求，初期也是在HPC應用打響名號，我們曾以為必須是較大型的應用環境，要有上百節點的規模，才能發揮分解式架構的效益。

不過，隨著這個領域的發展，我們後來發現分解式儲存架構的應用面向，並不限於大規模環境。事實上，一些分解式儲存產品設定的規模也不大，如HPE的Alletra MP B10000只有2到4臺控制器節點規模，X10000的規模也只有3到8臺控制器節點，能適用於中小規模環境。

更進一步來說，分解式架構的配置組合與擴展靈活性，所帶來的成本節省效果，對於資源有限的中小型環境，同樣能帶來相當大的助益，應用面向可涵蓋中小到超大規模環境。