全球軟件定義存儲市場年復(fù)合增長率逐漸上升，市場規(guī)模逐漸擴大，并且將持續(xù)保持高速增長，其中北美仍是軟件定義存儲的主要市場，全行業(yè)都表現(xiàn)為軟件定義存儲的發(fā)展趨勢，呈現(xiàn)出“百家爭鳴”的格局。這篇文章就讓我們一起來深入了解一下存儲行業(yè)的軟件定義時代吧。

數(shù)據(jù)容量的持續(xù)增加、應(yīng)用場景的不斷豐富、AI的滲透，是存儲行業(yè)長久增長的核心驅(qū)動。

具體來說，存儲的發(fā)展涉及到硬件介質(zhì)、通信、傳輸、協(xié)議、接口、軟件等組成部分的持續(xù)演進，其中，針對海量數(shù)據(jù)存儲要求的大容量、高性能、智能化處理，為軟件廠商帶來更多競爭角度和機會；軟件定義存儲，一方面是定義功能，另一方面是定義性能，既有面向硬件的持續(xù)優(yōu)化，也有面向場景的無限延伸，因此從供給來看，廠商也呈現(xiàn)出“百家爭鳴”的格局。

在此格局之下，“小場景，大行業(yè)”的差異化競爭策略成為重要的路線選擇，為未來增長和競爭持續(xù)助力。

本報告由勢乘資本和光錐智能聯(lián)合發(fā)布，目錄如下：

核心觀點：

1. 存儲技術(shù)從介質(zhì)、傳輸、協(xié)議、接口、軟件等呈現(xiàn)持續(xù)快速迭代的趨勢，每個構(gòu)成部分的發(fā)展速度不一，數(shù)據(jù)孤島、煙囪式擴容、被硬件廠商綁定帶來的成本高企等成為大數(shù)據(jù)量企業(yè)格外顯著的痛點，穩(wěn)定性、擴展性、成本、與業(yè)務(wù)時效要求相匹配的性能都成為客戶的選型指標，針對歷史體量和增量的數(shù)據(jù)需求，以及被硬件廠商持續(xù)綁定的局面，給軟件定義與超融合帶來持續(xù)的機會。

存儲整體技術(shù)革新方向：

2. 極致成本與極致性能是典型的業(yè)務(wù)走向，全面閃存化大勢所趨，深刻影響分布式存儲的技術(shù)方向。

3. 存儲與PaaS層連接緊密，市場集中度高，如華為擁有背景、行業(yè)沉淀和生態(tài)，在獲客能力和生態(tài)合作上擁有絕對優(yōu)勢，初創(chuàng)廠商要生存，需要找到和巨頭競爭的點。

4. 軟件定義細分的技術(shù)方向不同，適用的場景和各自優(yōu)勢不同，細分技術(shù)適用性+場景需求匹配可以驅(qū)動廠商快速增長；基于開源技術(shù)的迭代和優(yōu)化，工程化及軟件成熟度有一定保證，相當于站在巨人的肩膀上，對于研發(fā)進度、交付成本等的優(yōu)化會更好，因此起量會相對較快。

5. 競爭激烈將導(dǎo)致毛利率下降，產(chǎn)品化程度需要高或者面向行業(yè)找到核心抓手，守住自身護城河；但同時收入增長快、毛利率下降的現(xiàn)狀也同時說明產(chǎn)業(yè)在快速增長和競爭。

a.基礎(chǔ)要求：穩(wěn)定性、可靠性、性能、易用性。

6. 初創(chuàng)廠商鲇魚效應(yīng)：現(xiàn)階段傳統(tǒng)存儲基于傳統(tǒng)架構(gòu)的強綁定銷售是增收的來源，軟件定義存儲帶來的格局重塑倒逼巨頭的布局，因此會根據(jù)市場動態(tài)調(diào)整自身策略；初創(chuàng)廠商沒有歷史包袱，因此可以大力創(chuàng)新。

7. 數(shù)據(jù)智能時代需要廠商具備全生命周期的賦能，需要持續(xù)迭代功能，面向創(chuàng)新需要更加開放；比如圖像識別、挖掘?qū)W習(xí)、私有云、容器等新技術(shù)的場景。

a.數(shù)據(jù)的生命周期分為采集、傳輸、存儲、處理、交換和銷毀六個階段，在各個階段對于核心技術(shù)能力訴求不一，但客戶以一般以整體需求為導(dǎo)向，因此需要一定程度的外圍組件研發(fā)工作和流程上的延伸。

8. 廠商需面向客戶持續(xù)提供核心價值：可靠性-丟包、斷掉、讀??；性能；豐富的功能：可以存什么東西，匹配什么場景，具備什么功能，用戶有自身選擇；新興初創(chuàng)廠商取勝關(guān)鍵唯有創(chuàng)新，但是持續(xù)研發(fā)和迭代無止境，基于標準化和通用化場景的研發(fā)虧損巨大。

9. 初創(chuàng)廠商基于創(chuàng)新的發(fā)展道路短期無法盈虧平衡，需要在收入和產(chǎn)品上給予更多關(guān)注，如客戶場景不能測試，唯有依靠自身部署機器測試，采購+測試+研發(fā)+交付，整體成本高昂，帶給存儲廠商現(xiàn)金流和虧損壓力，融資要跟上；要配置研發(fā)的團隊，有標準的內(nèi)部測試流程和外部獲客策略，積累足夠的測試用例是產(chǎn)品自信的有效途徑。

a.發(fā)展路徑：高度產(chǎn)品化、可靠的方案、長期的價值、具備可挖掘的能力。

10. 軟件成長之路依靠巨大資金投入與人力投入，以及周期，性能和功能優(yōu)化是系統(tǒng)工程，軟件可以克服硬件的邊界，豐富功能和應(yīng)用，但是軟件功能完整、成熟，私有云普及之前，依然要依靠高性能介質(zhì)硬件等，因此SSD和新一代存儲介質(zhì)目前依然會快速增長，性能和方案穩(wěn)定等的保證方面，主控芯片仍然會占主流。但與此同時，存儲層面需求總體來說較為簡單，軟件的優(yōu)勢在于可以持續(xù)做漸進式的演變，疊加功能和方案，集成硬件出貨，因此起量比其他infra公司會更有保證。

一、海量數(shù)據(jù)+豐富場景是長久驅(qū)動

（一）數(shù)據(jù)規(guī)模擴大引起存儲擴容的需求

據(jù)互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心（IDC）預(yù)測，全球數(shù)據(jù)量將從2018年的33ZB增至2025年的175ZB，增長超過5倍；中國平均增速快于全球3%，預(yù)計到2025年將增至48.6ZB，占全球數(shù)據(jù)量的比例由23.4%提升至27.8%。其中，中國企業(yè)級數(shù)據(jù)量將從2015年占中國數(shù)據(jù)量的49％增長到2025年的69％。

（二）非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)成為數(shù)據(jù)增長主流

互聯(lián)網(wǎng)興起，數(shù)據(jù)創(chuàng)造的主體由企業(yè)逐漸轉(zhuǎn)向個人用戶，個人所產(chǎn)生的絕大部分數(shù)據(jù)均為圖片、文檔、視頻等非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，企業(yè)辦公流程更多通過網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)，表單、票據(jù)等都實現(xiàn)了以非結(jié)構(gòu)化為主的數(shù)字化存檔。到2023年，中國的數(shù)據(jù)量超過80%是非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，成為數(shù)據(jù)主流。

場景創(chuàng)新帶來更多業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，比如自動駕駛、超高清、IOT等業(yè)務(wù)場景將帶來更多數(shù)據(jù)；以大視頻、備份歸檔為代表的業(yè)務(wù)，數(shù)據(jù)量大，價值密度相對較低，發(fā)展趨勢為高密度、低成本介質(zhì)，追求極致成本與極致性能是典型的業(yè)務(wù)走向；以自動駕駛為例，研發(fā)過程中，每一輛測試車輛每天產(chǎn)生的數(shù)據(jù)在10TB到64TB之間，而這些數(shù)據(jù)需要在24小時之內(nèi)完成分析，并且研發(fā)過程累積的數(shù)百PB數(shù)據(jù)需要保存30年以上。

（三）數(shù)據(jù)存儲的要求：長期保存、持久化保存、分門別類地治理。

數(shù)據(jù)分析和處理產(chǎn)生的倍增數(shù)據(jù)存儲需求；隨著數(shù)據(jù)大集中、數(shù)據(jù)挖掘、商業(yè)智能、協(xié)同作業(yè)等大數(shù)據(jù)處理技術(shù)的日趨成熟，數(shù)據(jù)價值呈指數(shù)上升趨勢。

資料來源：HGST

大數(shù)據(jù)技術(shù)發(fā)展變革，隨數(shù)據(jù)量增長與分析的需求，伴隨更多的技術(shù)演進趨勢與公司出現(xiàn)。

資料來源：中國信通院

（四）自主可控相關(guān)政策將驅(qū)動2023-2027年存儲行業(yè)高增長

2022年，9月底下發(fā)的79號文，全面指導(dǎo)國資信創(chuàng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展和進度，要求所有央企+地方國企落實信創(chuàng)全替代，受益于信創(chuàng)概念，市場普遍認為，未來五年是“大信創(chuàng)”發(fā)展的關(guān)鍵時期，發(fā)展空間廣闊。

79號文的核心內(nèi)容歸納如下：

1. 全面替換（OA、門戶、郵箱、紀檢、黨建、檔案管理）；
2. 應(yīng)替就替（戰(zhàn)略決策、ERP、風(fēng)控管理、CRM經(jīng)營管理系統(tǒng)）；
3. 能替就替（生產(chǎn)制造、研發(fā)系統(tǒng)）；
4. 2027年100%完成。

信創(chuàng)為全產(chǎn)業(yè)鏈廠商帶來發(fā)展機遇；硬件、軟件、安全均為企業(yè)整體替換方案的重要組成。

數(shù)據(jù)來源：眾誠智庫、天風(fēng)證券

二、存儲重要性闡述：存儲系統(tǒng)是IT系統(tǒng)中的核心

數(shù)據(jù)智能時代，數(shù)據(jù)存儲的三大需求：EB級容量、億級IOPS（每秒進行讀寫操作的次數(shù)，Input/Output Operations Per Second）和智能管理。

1. 存儲是計算和通信的起點。存儲系統(tǒng)的穩(wěn)定性將影響到整個業(yè)務(wù)系統(tǒng)的正常運營，存儲系統(tǒng)如出現(xiàn)數(shù)據(jù)丟失、宕機將對業(yè)務(wù)系統(tǒng)連續(xù)性產(chǎn)生致命影響。
2. 存儲系統(tǒng)的性能將影響到整個業(yè)務(wù)系統(tǒng)的效率，存儲系統(tǒng)的讀取速度將決定數(shù)據(jù)存儲與提取效率，直接影響業(yè)務(wù)系統(tǒng)的效率。
3. 存儲系統(tǒng)的擴展能力將決定整個業(yè)務(wù)系統(tǒng)的擴展性，隨著大數(shù)據(jù)時代到來，數(shù)據(jù)量爆發(fā)也對存儲系統(tǒng)的可擴展性提出了更高要求，擴展能力將成為存儲設(shè)備能夠支撐數(shù)據(jù)生產(chǎn)型業(yè)務(wù)的必要指標之一。

三、存儲系統(tǒng)構(gòu)成

（一）存儲部件-硬件

1.存儲介質(zhì)：

依據(jù)存儲介質(zhì)不同，存儲系統(tǒng)可分為磁盤存儲、全閃存儲、混閃存儲、磁帶庫、光盤庫等。最常見的是以HDD和SSD為介質(zhì)的存儲系統(tǒng)。HDD為磁頭、磁盤、馬達組成的機械結(jié)構(gòu)，SSD主要以閃存為存儲介質(zhì)。

（1）存儲介質(zhì)性能衡量基準：存儲性能委員會（SPC）的SPC-1基準。

（2）全閃存儲為存儲行業(yè)的技術(shù)發(fā)展方向：更低的時延、更低的功耗、更低的故障率。

（3）SSD固態(tài)硬盤結(jié)構(gòu)及功能：

資料來源：華西證券

全閃存儲（AFA）：指全部以固態(tài)硬盤為永久存儲介質(zhì)的存儲；全閃存儲性能優(yōu)異，但價格也較高，同時呈現(xiàn)連年下降趨勢。

1. SSD需要高性能，定制化需求提升；客戶特殊需求體現(xiàn)在固件和控制器上。
2. 前期普及的閃存主要應(yīng)用于核心業(yè)務(wù)場景，提升業(yè)務(wù)響應(yīng)效率。
3. SSD其他相關(guān)廠商：得一微電子、國科微、聯(lián)蕓科技、點序科技、憶芯科技、英韌等。

混閃存儲（HFA）：指永久存儲介質(zhì)同時含有磁盤和閃存盤的存儲；與全閃存儲相比，混閃存儲在性能和價格上進行了一定折中。

磁帶庫和光盤庫：指以磁帶或光盤為存儲介質(zhì)，由驅(qū)動器及其控制器組成的存儲設(shè)備；單位存儲空間
價格較低，支持冷數(shù)據(jù)的長期保存，但讀寫性能不高。

EDSFF（Enterprise&Data Center SSD Form Factor，企業(yè)和數(shù)據(jù)中心固態(tài)硬盤規(guī)格）以高密度、易管理、高效率的優(yōu)勢成為固態(tài)硬盤外觀發(fā)展的新趨勢。EDSFF 是面向云服務(wù)、企業(yè)數(shù)據(jù)中心的NVMe SSD新形態(tài)標準，與傳統(tǒng)SSD相比具備高吞吐、低延遲、強擴展性的特性。同時在性能、散熱、功耗等方面都做統(tǒng)一的改進，更易適用于大容量、高密度的全閃存儲陣列。

（1）2020年Q1-Q3中國存儲市場中全閃存儲占比18.2%，且全閃存存儲的增速較快，較2019年Q1-Q3同比增長20%。

（二）接口&協(xié)議

1.帶寬增加，延時降低，高性能和低延時需求促使NVMe協(xié)議應(yīng)運而生。

早期HDD屬于慢速設(shè)備，具有順序讀寫的特點，主機和HDD和早期SSD之間通過單隊列進行數(shù)據(jù)交互，傳輸協(xié)議一般采用AHCI（高級主機控制器接口，Advanced Host Controller Interface）。

隨著存儲介質(zhì)的演進，SSD可以同時從多個不同位置讀取數(shù)據(jù)，具有高并發(fā)性，SSD盤的IO帶寬越來越大，訪問延時越來越低。AHCI協(xié)議已經(jīng)不能滿足高性能和低延時SSD的需求，因此，存儲系統(tǒng)迫切需要更快、更高效的協(xié)議和接口，NVMe（NVM Express）協(xié)議應(yīng)運而生。

1. NVMe協(xié)議具備高吞吐、高IOPS以及低延遲的優(yōu)勢。在吞吐量方面，基于NVMe的驅(qū)動器的吞吐量可實現(xiàn)高達16Gbps，未來32Gbps或更高吞吐量產(chǎn)品的應(yīng)用將成為未來發(fā)展的主流趨勢。
2. 在IO方面，許多基于NVMe的驅(qū)動器，其IOPS可以超過50萬，部分可提供150萬、200萬甚至1000萬IOPS。在低延時方面，許多驅(qū)動器的延遲低于20微秒，部分低于10微秒。因此，NVMe SSD憑借卓越的性能，在2018到2023年之間以38%的復(fù)合增長率加速增長，成為云客戶、OEM廠商和企業(yè)存儲數(shù)據(jù)的首選設(shè)備。
3. 目前SSD產(chǎn)品主要使用的接口模塊大多適用SATA及PCIe，部分使用SAS接口。其中PCIe具備更好的帶寬速度，SATA接口+AHCI協(xié)議被PCIe接口+NVMe協(xié)議逐步取代是技術(shù)趨勢。
4. PCIe（Peripheral Component Interconnect Express）是繼ISA和PCI總線之后的第三代I/O總線，是一種設(shè)備高速連接標準，具備數(shù)據(jù)傳輸速率高，抗干擾能力強，傳輸距離遠，功耗低等優(yōu)點。

PCIe的不斷提速，對于數(shù)據(jù)中心、工控等各個領(lǐng)域影響非同一般，但在功能實現(xiàn)上需要考慮的問題也很多，包括散熱、供電等方面的考慮。

（三）組網(wǎng)（傳輸介質(zhì)）

組網(wǎng)類型：IP組網(wǎng)仍然是最主流的組網(wǎng)類型，組網(wǎng)類型的選用取決于成本和效率的綜合平衡。

主要硬件設(shè)備：交換機、路由器，新華三、華為等市場份額較高，成熟公司為主。

1. IP組網(wǎng)存儲：指采用以太網(wǎng)技術(shù)進行組網(wǎng)的存儲設(shè)備，常見速率包括1Gb、10Gb、25Gb、100bG等；IP組網(wǎng)的兼容性較好，建設(shè)成本較低。
2. FC組網(wǎng)存儲：指采用FC光纖技術(shù)進行組網(wǎng)的存儲設(shè)備，常見速率包括8Gb、16Gb、32Gb等；FC組網(wǎng)的效率較高，但采購成本和維護難度也相對較高，普及率不及IP。
3. IB組網(wǎng)存儲：指采用InfiniBand技術(shù)進行組網(wǎng)的存儲設(shè)備，常見速率包括40Gb、56Gb、100Gb、200Gb等；IB組網(wǎng)的延遲較低、速率較高，但采購成本相對較高，組網(wǎng)的擴展性也較弱。

當前的主流的數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)都是要解決多個異構(gòu)系統(tǒng)的互聯(lián)問題，即使是單一的大規(guī)模應(yīng)用場景，包括云計算、大數(shù)據(jù)等，主流也都是以高吞吐量場景，也就是多個節(jié)點做多個事情，對節(jié)點之間的通信延遲沒有很高的要求，更看重的是靈活的接入與擴容。

所以這些場景用以太網(wǎng)就非常合適。目前IP組網(wǎng)屬于非常成熟和可靠的技術(shù)，應(yīng)用廣泛，面向大中小型客戶，屬于占到90%以上的主流組網(wǎng)方式。

（四）存儲類型

• 文件存儲：指自身構(gòu)建文件系統(tǒng)后，通過互通的網(wǎng)絡(luò)提供給服務(wù)器或應(yīng)用軟件使用，支持數(shù)據(jù)文件讀寫和文件共享服務(wù)的存儲設(shè)備。文件存儲的常用協(xié)議包括NFS、CIFS、FTP等。
• 塊存儲：指將物理存儲介質(zhì)上的物理空間按照固定大小的塊組成邏輯盤，并直接映射空間給服務(wù)器使用的存儲設(shè)備。塊存儲的常用協(xié)議包括SCSI、iSCSI、NVMe等。
• 對象存儲：指采用扁平化結(jié)構(gòu)，將文件和元數(shù)據(jù)包裝成對象，并抽象成網(wǎng)絡(luò)URL（統(tǒng)一資源定位器，Uniform Resource Locator），通過HTTP（超文本傳輸協(xié)議，Hypertext Transfer Protocol）協(xié)議直接訪問的存儲設(shè)備。對象存儲的常用協(xié)議包括S3、SWIFT等。
• 其它存儲協(xié)議：包括在大數(shù)據(jù)存儲中廣泛使用的HDFS協(xié)議，以及表存儲協(xié)議等。

（五）軟件定義存儲-早期主流技術(shù)路線對比

主要軟件對比：

FC SAN、IP SAN都要有存儲管理軟件（如卷管理、數(shù)據(jù)的快照、鏡像、備份、恢復(fù)、歸檔等等）。

數(shù)據(jù)來源：51CTO

主要廠商：

國內(nèi)SDS產(chǎn)品基于開源路線為主，Ceph占絕對多數(shù)，其他有Gluster和BeeGFS。發(fā)展到現(xiàn)在，針對場景的代碼沉淀逐漸增加，自研程度持續(xù)提升，滿足自主可控的訴求。

（1）巨頭企業(yè)

• 華為：FusionStorage（參考Ceph，塊存儲）、OecanStor 9000（參考Ceph，文件存儲）
• 浪潮：AS13000（開源Ceph，重點是文件存儲）
• 新華三：OneStor（開源Ceph，塊和對象存儲）
• 曙光：Parastor（自研，文件系統(tǒng)，HPC場景）
• 深信服：EDS（開源Gluster＋Ceph，塊存儲、文件和對象存儲）

（2）初創(chuàng)廠商

• TaoCloud：XDFS（開源Gluster，以文件存儲為主），F(xiàn)ASS（自研，新一代全閃塊存儲）
• XSKY星辰天合：SDS系列產(chǎn)品（開源Ceph，塊和對象存儲）
• 杉巖：SDS系列產(chǎn)品（開源Ceph，塊和對象存儲）
• 鵬云：ZettaStor DBS（自研，塊存儲）
• 霄云：BOSS（自研，統(tǒng)一存儲）
• 焱融：YRCloudFile（自研，文件存儲）
• 龍存：Loong系列（自研，文件系統(tǒng)，HPC場景）

附：關(guān)于Ceph

存儲根據(jù)其類型，可分為塊存儲，對象存儲和文件存儲。在主流的分布式存儲技術(shù)中，HDFS/GPFS/GFS屬于文件存儲，Swift屬于對象存儲，而Ceph可支持塊存儲、對象存儲和文件存儲，故稱為統(tǒng)一存儲。Ceph也是應(yīng)用最廣泛的開源分布式存儲平臺。

• Ceph的優(yōu)點：存儲功能；利用存儲節(jié)點的計算能力，在存儲每一個數(shù)據(jù)時，都會通過計算得出該數(shù)據(jù)存儲的位置，盡量將數(shù)據(jù)分布均衡；由于采用了CRUSH、HASH等算法，使得它不存在傳統(tǒng)的單點故障，且隨著規(guī)模的擴大，性能并不會受到影響。
• Ceph的主要架構(gòu)：

資料來源：InfoQ

• Ceph最初的功能模塊：

• Client客戶端：負責存儲協(xié)議的接入，節(jié)點負載均衡。
• MON監(jiān)控服務(wù)：負責監(jiān)控整個集群，維護集群的健康狀態(tài)，維護展示集群狀態(tài)的各種圖表，如OSD Map、Monitor Map、PG Map和CRUSH Map。
• MDS元數(shù)據(jù)服務(wù)：負責保存文件系統(tǒng)的元數(shù)據(jù)，管理目錄結(jié)構(gòu)。
• OSD存儲服務(wù)：主要功能是存儲數(shù)據(jù)、復(fù)制數(shù)據(jù)、平衡數(shù)據(jù)、恢復(fù)數(shù)據(jù)，以及與其它OSD間進行心跳檢查等。一般情況下一塊硬盤對應(yīng)一個OSD。