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雲端儲存的未來:Scale Up還是Scale Out?

  雲端儲存的幾十年發展歷程,其計算架構模型,也從Scale Up走向Scale Out。但是展望未來數字世界的海量需求,目前流行的模型還能夠持續滿足嗎?本文通過對雲端儲存歷史的回顧,及對Scale Up和Scale Out兩種擴充套件模型的詮釋,來揭開雲端儲存的未來模式。   1. 雲端儲存及其歷史   簡而言之,雲端儲存(cloud storage)就是將數字內容安全的儲存在伺服器上,從而任何連線網際網路的裝置可以方便的獲取。首先讓我們簡單回顧一下雲端儲存的歷史。 雲端儲存的早期雛形要回溯到上個世紀的90年代,也就是網際網路泡沫時期(dot-com boom),當時有許多家公司,例如EVault, NetMass, Arkeia和CommVault等等[1]均提供線上資料備份服務,當然它們絕大部分也隨著網際網路泡沫的破碎而煙消雲散了。少數倖存下來的有一家叫Veritas NetBackup最後也被Symantec收購,現在依舊提供Symantec NetBackup的線上儲存服務。
  而真正讓大家耳熟能詳的雲端儲存是2006年由Amazon提供的AWS S3雲端儲存服務,其最具有革命意義的變革是,提出了即買即用(pay-per-use)的價格模型,使得雲端儲存的使用像水電一樣可計算衡量。從此雲端儲存以S3為標準一路絕塵,我們所熟悉的大廠,比如Netflix, Pinterest, Dropbox也是S3的顧客。尾隨的Microsoft和Google也於2010年分別釋出了類似的Azure Blob Storage和Google Storage的儲存服務。   雲端儲存真正發展的十幾年中,見證了移動網際網路的崛起,大資料的生機勃發,人工智慧的再次復興,並能夠展望到未來物聯網,無人駕駛及各類機器人自動化的世界。海量資料的產生,儲存,分析,預測及應用,快速以正反饋迴圈方式,推進著人類社會向數字世界大步邁進。所以,為了適應資料儲存新的需求,各家雲端儲存產品的應用場景及價格模型,已從單一向多元發展,比如AWS S3就有Standard,Intelligent-Tiering, Standard-IA,One Zone-IA,Glacier和Glacier Deep Archive六類儲存產品來滿足各類使用場景,我會在未來的文章裡針對性的細講一下。而本文重點所探討的是,目前雲端儲存的基礎架構體系是否能夠適應未來資料儲存的要求和挑戰?為了回答這個問題,讓我們先簡單回顧一下計算機體系架構裡的Scale Up和Scale Out擴充套件模型。
  2. Scale Up和Scale Out?   Scale Up又稱為垂直擴充套件(scale vertically)[2],意為在單節點上新增資源,如CPU,記憶體和儲存,在縱向上擴充套件從而獲得更多計算或儲存能力;Scale Up初期能夠快速達到升級目的,操作起來相對比較簡單,但隨著計算或儲存的要求越來越高,硬體資源的新增可能已經達到極限,不僅單節點的造價非常昂貴,維護成本很高,而且更容易留下單點故障的隱患。傳統的RAID(Redundant Array of Inexpensive Disks)儲存就是此種模式。
  Scale Out又稱為水平擴充套件(scale horizontally)[2],意為在分散式環境下,通過新增節點計算或儲存資源,在橫向上滿足更多的計算儲存需求;隨著計算和儲存單位價格的降低和效率的提升,使用低端的商用(commodity)系統,利用分散式技術可以搭建起“超級計算”中心,以及後來衍生出來的私有或公有云平臺解決方案。雖然分散式系統會帶來一定程度上的軟體複雜度和管理困難,但由軟體定義的計算和儲存解決方案,能夠以較低的價格和較高的魯棒性,優雅的解決了海量增長的計算儲存需求,也是目前雲平臺的主流技術。但它就一定能夠承載未來的更加海量的需求嗎?雲端儲存的未來是什麼?方向是向左還是向右?   3. 未來向左還是向右?   話說天下大勢, 分久必合, 合久必分,事物發展的規律似乎從來就沒有什麼絕對。當下,雲平臺內部似乎已完全是Scale Out模式了,但當我們把鏡頭再拉遠一點,從雲平臺在全球部署的每一個可用區來看,整體上它又是一個Scale Up模型,不是嗎?單點投入巨大,耗費能源,使用成本高昂。而相反,隨著強大的計算,儲存和頻寬能力能夠進入尋常家庭、工作和生活等邊緣節點,資源閒置或者不均衡使用也變得越來越明顯。那麼, - 是否能夠將這些邊緣節點的計算儲存能力結合起來,組成一個真正意義上的Scale Out平臺,提供人們日益增長的計算儲存需求? - 可否將浪費或者不對等的資源重新組合,提供一個更加節能環保的綠色Scale Out平臺? - 可否摒棄中心化的單點故障和資料安全隱患,真正做到廉價高效,零資料洩露的Scale Out平臺?   答案是應該可以而且必須可以   縱觀雲端儲存平臺的發展歷史,從單節點的Scale Up模式走向可用區內部的Scale Out模式,又從內部的Scale Out模式走向整體上相對的Scale Up模式。而未來數字世界的海量計算和儲存需求的滿足,一定需要真正意義上的全球Scale Out模型,那就是把邊緣節點和半中心化節點高效且系統的組織起來,減少浪費,提高效率,節省成本,去除中心。將天空中幾塊為數不多的白雲,變成漫天遍佈的朵朵白雲,讓人們自由定價、自由選擇、自由組合。 挑戰雖然巨大,但未來很美好,讓我們一起努力迎接雲端儲存的明天! [1]: History of Online Storage [2]: Wiki Scalability   文章作者:Bruce Lee(PP.IO總架構師) 轉載請註明出處 如果有關於PPIO的交流,可以通過下面的方式聯絡我: 加我微信,注意備註來源 wechat:omnigeeker