中国信通院-下一代数据存储技术研究报告-2021年-_46页_1mb

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爆发式增长和业务负载动态变化而诞生的创新技术集合，涵盖存储介质、存储架构、存储协议、应用模式及运维模式等多个方面的迭代与演进。其核心目标是构建高性能、易扩展、服务化和智能化的数据存储系统，以支撑企业数字化转型和未来业务发展需求。

主要观点

• 数据量与业务需求：数据量的快速增长和业务负载的动态变化，使得传统存储系统面临性能、扩展性、资源利用率等方面的瓶颈。
• 存储技术演进方向：下一代存储技术在多个层面进行创新，包括存储介质、架构、协议、应用模式和运维模式，以满足未来存储需求。
• 存储介质发展：从机械硬盘（HDD）向固态硬盘（SSD）和非易失性存储介质（NVM）演进，尤其是全闪存储和存储级内存（SCM）成为未来主流。
• 存储架构转型：集中式存储向软件定义存储（SDS）和超融合基础架构（HCI）演进，以提升可扩展性、降低运维复杂度、支持多云环境。
• 存储协议升级：NVMe协议成为高性能存储设备的主流协议，NVMe-over-Fabrics（NVMe-oF）技术进一步推动存储网络的IP化和低延迟化。
• 应用模式变化：云存储成为主流应用模式，提供标准化、服务化、开放化的存储能力，支持实时分析和数据湖建设。
• 运维模式智能化：智能运维技术通过自动化、预测性分析和机器学习，显著提升运维效率和系统稳定性，减少人工干预。

关键信息

存储介质演进

• 全闪存储：具有高IOPS和低延迟，适用于高性能业务场景，2020年在中国企业级存储市场占比达18.2%。
• 非易失性内存（NVM）：包括铁电、磁阻、相变存储器等，具有低功耗、高密度、高耐久性等特点，成为存储级内存（SCM）的重要组成部分。
• 存储级内存（SCM）：如英特尔傲腾持久化内存，可作为内存和闪存之间的桥梁，提升实时分析能力。

存储架构演进

• 集中式存储：具备高可靠性、高可用性和高性能，但横向扩展性差。
• 软件定义存储（SDS）：支持多种存储类型，具备开放性、可扩展性、自动化管理等特征，能够灵活适配各类业务场景。
• 超融合基础架构（HCI）：将计算、存储、网络虚拟化，形成统一资源池，提升资源利用率和运维效率。

存储协议演进

• NVMe协议：显著提升存储性能，支持高达16Gbps吞吐量和百万级IOPS，成为高性能存储的首选协议。
• NVMe-over-Fabrics（NVMe-oF）：推动存储网络IP化，支持跨网络的高性能访问，降低运维复杂度。

应用模式演进

• 云存储：提供块存储、文件存储、对象存储等多种形式，支持数据湖、实时分析、备份归档等场景。
• 数据湖：依赖下一代存储技术实现异构数据统一管理、多级存储资源池和智能运维，支持数据全生命周期管理。
• 实时分析：通过多级存储架构（DRAM、SCM、SSD）提升海量数据的实时处理能力，支持金融、医疗等关键业务场景。

运维模式演进

• 智能运维：基于大数据和机器学习技术，实现自动化运维、故障预测、资源优化等功能，提升运维效率。
• 云上运维：支持远程访问、自动升级、智能监控，降低运维成本和复杂度。
• 离线智能运维：针对无法使用云端的场景，提供本地化智能运维能力，如新华三InfoSight系统，实现高用户满意度。

存储产业现状与趋势

• 市场增长：2021年中国企业级存储市场空间为55亿美元，预计2024年将达到65.9亿美元，年复合增长率7.16%。
• 技术趋势：存储产业正向多元化、云化、智能化发展，全闪存储和软件定义存储增速远超传统存储。
• 生态融合：存储技术与云计算、大数据、AI等技术深度融合，推动存储系统向开放、灵活、高扩展性演进。
• 国产化趋势：国内存储厂商如华为、新华三、浪潮等市场份额不断提升，国产化存储产品逐步被用户接受。

实施建议

• 产品选型：根据业务需求选择存储形态（全闪、混闪）和介质，考虑性能、成本、可扩展性等因素。
• 业务规划：合理规划存储容量和功能，确保资源利用率和业务隔离。
• 部署规划：结合业务场景和可靠性需求，优化部署架构，如多可用区部署、多级存储资源池设计等。
• 成本与兼容性：关注总体拥有成本（TCO），并确保新技术与现有系统、云平台、存储协议的兼容性。

总结与展望

下一代数据存储技术已成为企业构建数据底座、提升数据价值、推动数字化转型的重要支撑。其发展趋势包括：

1. 底层软硬件平台多元化：存储技术与芯片、服务器等通用技术融合，为存储系统提供更灵活的选择。
2. 基础设施云化：存储系统逐步向云平台迁移，支持多云、混合云和私有云环境。
3. 生态融合：存储技术与云计算、大数据、AI等技术融合，形成更加完善的产业生态。

未来，随着数据价值的进一步挖掘和存储技术的不断成熟，下一代数据存储技术将在更多行业和场景中发挥关键作用，助力我国数字经济高质量发展。