20210715-中国信通院-计算机行业_下一代数据存储技术研究报告（2021年）_46页_2mb

下一代数据存储技术研究报告总结

核心内容

下一代数据存储技术是为应对数据量激增、业务负载动态变化以及传统存储系统瓶颈而发展起来的一系列创新技术。它在存储介质、架构、协议、应用模式及运维模式等方面进行迭代升级，具有高性能、易扩展、服务化和智能化等特点。该技术不仅提升了数据存储系统的性能和效率，还为企业的数字化转型提供了强有力的支持。

主要观点

1. 数据存储需求变化
   随着移动互联网和物联网的发展，数据量呈爆发式增长，业务负载呈现动态变化，传统存储系统已难以满足这些需求，亟需技术革新。

2. 存储技术演进方向
   存储技术在多个方面进行演进，包括：

   • 存储介质：从机械硬盘向全闪存储、非易失性存储介质（如SCM）发展。
   • 存储架构：从集中式存储向软件定义存储（SDS）和超融合基础架构（HCI）演进。
   • 存储协议：从传统的SCSI、AHCI向NVMe协议演进，提升性能与降低延迟。
   • 应用模式：从本地部署向云存储演进，实现服务化、开放化与标准化。
   • 运维模式：从人工运维向智能化运维演进，提升自动化与故障自愈能力。

3. 技术趋势与市场动态

   • 中国存储市场持续增长，预计2024年将达到65.9亿美元，年复合增长率7.16%。
   • 软件定义存储和超融合基础架构增速显著，分别达到12.8%和13.0%。
   • 全闪存储占比逐年提升，未来将逐步取代机械硬盘，成为主流存储介质。

4. 数字化转型赋能
   下一代数据存储技术通过数据湖、实时分析、云存储备份等解决方案，赋能企业实现数据统一管理、实时分析和数据安全保障，提升数据价值挖掘能力。

关键信息

存储技术发展史

• 从结绳记事到磁盘、磁带、光盘，再到现代的闪存和非易失性存储介质。
• 20世纪50年代出现第一个硬盘驱动器，70年代后期出现小型磁带盒。
• 20世纪90年代，软盘逐渐被CD-ROM和USB取代。
• 21世纪以来，存储技术进入高性能、高密度、低延迟的新阶段。

存储技术分类

存储介质演进

• 全闪存储：具备高性能、低延迟、高可靠性，适用于核心业务场景。
• 非易失性存储介质（NVM）：如SCM、3D-XPoint等，填补了内存与硬盘之间的性能鸿沟。
• NVDIMM：通过混合DRAM与闪存，实现数据在断电时的持久化。

存储协议演进

• AHCI协议：适用于HDD和早期SSD，但性能受限。
• NVMe协议：面向高性能存储介质，提升吞吐量和IOPS，降低延迟，成为新一代存储协议主流。

存储架构演进

• 集中式存储：高可靠、高性能，适用于传统核心业务。
• 软件定义存储（SDS）：具备开放化、易扩展、服务化特点，适用于多场景需求。
• 超融合基础架构（HCI）：集成计算、存储、网络，提供灵活的资源池和高扩展性。

存储运维演进

• 智能运维：通过大数据和机器学习，实现自动化运维、故障预测与自愈。
• 云上运维：支持远程访问和自动升级，提升运维效率。
• 离线智能运维：针对监管限制，提供本地化智能运维解决方案。

实施建议

指导原则

1. 适度的技术先进性：在技术成熟度和业务需求之间取得平衡。
2. 可控的成本：关注总体拥有成本（TCO），包括采购与使用成本。
3. 可维护性：考虑安装部署、管理配置、故障处理及扩容升级的便利性。
4. 兼容性：确保新旧存储设备、协议及云平台的兼容性，减少迁移成本。

实施策略

1. 产品选型

   • 根据业务类型选择存储形态（集中式或分布式）。
   • 优先考虑全闪存储用于高性能场景，混闪存储用于性价比高的场景。
   • 选用基于NVMe协议的设备，提升存储性能与兼容性。

2. 业务规划

   • 容量规划：预留足够的空间，划分不同存储池以实现业务隔离。
   • 功能规划：同步软件功能升级，以适应新技术带来的变化。

3. 部署规划

   • 考虑机房、交换机、网络等基础设施，确保高可用性和高性能。
   • 采用多可用区（AZ）部署，保障服务连续性。
   • 通过横向扩展和模块化设计，满足未来业务增长需求。

总结与展望

下一代数据存储技术正推动存储产业向高性能、易扩展、服务化和智能化方向发展。其发展趋势包括：

1. 底层软硬件平台多元化：芯片、服务器、存储介质等技术的发展为存储架构提供更多选择。
2. 基础设施云化：云存储和超融合架构的普及，使得存储资源池化，实现灵活调度。
3. 上下游生态融合：存储技术需与云计算、大数据、人工智能等技术深度融合，以满足多样化的业务需求。

随着数据成为企业核心资产，下一代数据存储技术的广泛应用将助力企业实现数据价值最大化，推动数字化转型，促进数字经济与实体经济的深度融合。