2019年中国SDS软件定义存储行业市场研究.pdf

1 报告编码19RI0796 头豹研究院 | 计算机系列深度研究 400-072-5588 2019 年 中国 SDS 软件定义存储行业市场研究 报告摘要 TMT 团队 软件定义指将高度耦合的一体化硬件解耦成不同部 件， 并围绕部件建立虚拟化的软件层， 通过 API （应 用编程接口）实现原来高度耦合的一体化硬件所能 提供的功能，再通过软件管理控制，使硬件资源实 现自动化部署、优化和管理。软件定义由软件驱动 并控制资源，相比高度耦合的一体化硬件更为灵活 地为应用提供服务。根据沙利文数据，2018 年中国 软件定义存储市场规模达 47.2 亿元， 2014 年至 2018 年年均复合增长率达 102.6%。SDS 的企业采纳率将 持续提升， 沙利文预测软件定义存储市场 2019 年至 2023 年年均复合增长率将达 26.8%，2023 年市场规 模达 170.2 亿元。 热点一： 数据量增长下传统存储难以满足企业需求 热点二： 软件定义存储较传统存储具有优势 热点三： 存储硬件发展为软件定义存储提供技术 软件定义存储可按需求进行动态配置实现存储与应用更 紧密的联系，提供更高的敏捷性，以策略管理驱动的高 级功能匹配企业业务需求，用户管理数据请求直接传达 至自动化软件，软件直接对应请求分配存储资源。 传统存储根据机头控制器的能力分为高中低三档存储 （低端存储通常支持 200 块硬盘左右的扩展能力，中端 存储通常支持 1,000 块硬盘左右扩展能力，高端存储通 常支持 5,000 块硬盘左右扩展能力） ， 无法随着计算资源 增加而自由地横向扩展。 软件定义存储中分布式存储借助于大容量的服务器和磁 盘， 能够提供以往外置磁盘阵列才能支持的大存储容量。 分布式存储在支持服务器连接 JBOD（磁盘簇） 、直连存 储进行纵向扩展，容量将进一步扩大。 詹欣琪 邮箱：csleadleo 分析师 行业走势图 相关热点报告 计算机系列深度研究 2020 年中国低代码开发平台 行业概览 计算机系列深度研究行 业概览_2019 年中国办公软件 行业概览 1 报告编码19RI0254 目录 1 方法论 . 5 1.1 方法论 . 5 1.2 名词解释 . 5 2 软件定义存储市场综述 . 10 2.1 软件定义存储简介 . 10 2.1.1 定义 . 10 2.1.2 特征 . 11 2.1.3 分类 . 11 2.2 软件定义存储市场规模 . 13 2.3 软件定义存储产业链 . 14 2.3.1 上游 . 14 2.3.2 中游 . 15 2.3.3 下游 . 16 3 软件定义存储行业驱动因素 . 17 3.1 数据量增长下传统存储难以满足企业业务需求 . 17 3.2 软件定义存储较传统存储具有优势 . 18 3.2.1 传统存储架构复杂、管理困难 . 18 3.2.2 传统存储扩展性差 . 18 2 报告编码19RI0254 3.3 存储硬件发展为软件定义存储提供技术基础 . 19 3.4 云计算的普及和存储虚拟化技术成熟 . 20 4 软件定义存储行业制约因素 . 22 4.1 软件定义存储产品功能不完善 . 22 4.2 软件定义存储产品技术研发瓶颈 . 22 4.3 存储硬件性价比攀升，传统存储仍具竞争力 . 23 4.4 软件定义存储行业监管和标准缺失 . 23 5 软件定义存储行业政策 . 25 5.1 企业准入标准 . 25 5.2 技术规范 . 26 5.3 行业支持 . 27 6 软件定义存储行业发展趋势 . 29 6.1 闪存更多地应用于软件定义存储产品 . 29 6.2 存储软件开源化 . 30 6.3 多元化的 SDS 产品 . 30 7 软件定义存储行业竞争格局 . 32 7.1 行业主要参与者及竞争概览 . 32 7.2 行业典型代表企业XSKY 星辰天合 . 32 7.2.1 企业简介 . 32 3 报告编码19RI0254 7.2.2 企业优势 . 33 7.3 行业典型代表企业杉岩数据 . 33 7.3.1 企业简介 . 33 7.3.2 企业优势 . 34 7.4 行业典型代表企业大道云行 . 35 7.4.1 企业简介 . 35 7.4.2 企业优势 . 35 4 报告编码19RI0254 图表目录 图 2-1 软件定义存储框架图 . 12 图 2-2 中国软件定义存储市场规模，2014 年至 2023 年预测 . 14 图 2-3 软件定义存储行业产业链 . 14 图 5-1 企业准入标准行业政策 . 26 图 5-2 技术规范行业政策 . 27 图 5-3 行业支持政策 . 28 图 7-1 中国软件定义存储市场份额占比，2018 年 . 32 图 7-2 XSKY 星辰天合融资历程 . 33 图 7-3 杉岩数据融资历程 . 35 图 7-4 大道云行融资历程 . 36 5 报告编码19RI0254 1 方法论 1.1 方法论 沙利文研究院布局中国市场， 深入研究 10 大行业， 54 个垂直行业的市场变化， 已经积 累了近 50 万行业研究样本，完成近 10,000 多个独立的研究咨询项目。 研究院依托中国活跃的经济环境，从软件定义、存储、闪存等领域着手，研究内容 覆盖整个行业的发展周期，伴随着行业中企业的创立，发展，扩张，到企业走向上 市及上市后的成熟期，研究院的各行业研究员探索和评估行业中多变的产业模式， 企业的商业模式和运营模式，以专业的视野解读行业的沿革。 研究院融合传统与新型的研究方法， 采用自主研发的算法， 结合行业交叉的大数据， 以多元化的调研方法， 挖掘定量数据背后的逻辑， 分析定性内容背后的观点， 客观 和真实地阐述行业的现状， 前瞻性地预测行业未来的发展趋势， 在研究院的每一份 研究报告中，完整地呈现行业的过去，现在和未来。 研究院秉承匠心研究， 砥砺前行的宗旨， 从战略的角度分析行业， 从执行的层面阅 读行业，为每一个行业的报告阅读者提供值得品鉴的研究报告。 弗若斯特沙利文本次研究于 2019 年 05 月完成。 1.2 名词解释 SDSSoftware-Defined Storage，软件定义存储。数据中心中的存储等资源可以 通过软件进行定义，并且能够自动分配这些资源。 HCIHyper-Converged Infrastructure，超融合架构，在同一套单元设备（x86 服 6 报告编码19RI0254 务器）中具备计算、网络、存储和服务器虚拟化等资源和技术，多节点可以通过网络聚 合起来，实现模块化的无缝横向扩展（scale-out） ，形成统一的资源池。 IOInput/Output，输入输出。 NASNetwork Attached Storage，网络附属存储。 SANStorage Area Network，存储区域网络。 VMVirtual Machine，虚拟机，通过软件模拟的具有完整硬件系统功能的、运行 在一个完全隔离环境中的完整计算机系统。 池化即虚拟化，借助池化，网络存储可以有效提升存储的利用率。 耦合两个或两个以上的体系或两种运动形式间通过相互作用而彼此影响以至联合 起来的现象。 对象之间的耦合度就是对象之间的依赖性。 对象之间的耦合越高， 维护成 本越高，因此对象的设计应使类和构件之间的耦合最小。 解耦降低耦合度。 分布式存储一种数据存储技术， 通过网络使用企业中的每台机器上的磁盘空间， 并 将这些分散的存储资源构成一个虚拟的存储设备，数据分散的存储在企业的各个角落。 API应用程序编程接口， 提供应用程序与开发人员基于某软件或硬件得以访问一组 例程的能力，而又无需访问源码，或理解内部工作机制的细节。 异构一个包含或者组成“异构网络”的产品， “异构网络”指不同厂家的产品所组 成的网络， 而且各厂家产品具有互操作性。 通过制定统一规范， 不同厂家的硬件软件产 品也可以组成统一网络，并且互相通信。 文件存储在计算机系统中将数据及有关信息按某种格式以数据文件的方式存储在 磁盘上，通过操作系统来实现对文件的访问和管理。 块存储在一个 RAID （独立磁盘冗余阵列） 集中， 一个控制器加入一组磁盘驱动器， 7 报告编码19RI0254 然后提供固定大小的 RAID 块作为 LUN（逻辑单元号）的卷。 对象存储用来描述解决和处理离散单元的方法的通用术语。对象在一个层结构中 不会再有层级结构，以扩展元数据为特征。 云存储一种网上在线存储（Cloud storage）的模式，即把数据存放在通常由第三 方托管的多台虚拟服务器，而非专属的服务器上。 元数据中介数据、 中继数据， 为描述数据的数据， 主要是描述数据属性的信息， 用 来支持如指示存储位置、历史数据、资源查找、文件记录等功能。 存储阵列由大量的存储单元组成， 每个存储单元能存放 1 位二值数据 （0,1） 。通 常 存储单元排列成 N 行M 列矩阵形式。 把多个磁盘组成一个阵列， 当作单一磁盘使用， 将数据以分段（striping）的方式储存在不同的磁盘中，存取数据时，阵列中的相关磁 盘一起动作，大幅减低数据的存取时间，同时有更佳的空间利用率。 NVMeNVM Express（Non-Volatile Memory express） ，非易失性内存主机控 制器接口规范，是一个逻辑设备接口规范。 3D XPoint英特尔和美光引入市场的首个全新主流存储芯片技术。 IOPSInput/Output Operations Per Secon， 用于计算机存储设备 （如硬盘 （HDD） 、 固态硬盘（SSD）或存储区域网络（SAN） ）性能测试的量测方式，可视为是每秒的读 写次数。 Cinder软件定义存储控制器（SDS Controller） ，管理块存储资源，对外提供块存 储服务。 Swift开源分布式存储系统，对外提供对象存储服务。 Ceph开源分布式存储系统，具有多钟接口，可以对外提供对象存储服务、块存储 资源。 8 报告编码19RI0254 OpenStack自由软件和开放源代码项目，通过标准化的 API 接口来管理整个底层 架构资源的一套平台，用来构建私有云和公有云，适合异构的基础设施架构。 Hypervisor用来建立与执行虚拟机器的软件、固件或硬件。 云管理软件能将现有的基础设施， 或任何商用计算机硬件， 转换为一个单独的资源 库，即一个云系统，通过重新划分来实现不同用户资源的合理分配。 云计算开源产业联盟由中国信息通信研究院联合多家云计算开源技术公司发起成 立，旨在推进云计算企业利用开源软件不断提升技术水平。 泽它字节ZB，计算机存储单位，1ZB=10244GB。 SSD固态硬盘，用固态电子存储芯片阵列而制成的硬盘。 软件定义用软件去定义系统的功能， 用软件给硬件赋能， 实现系统运行效率和能量 效率最大化。 堆栈一种数据项按序排列的数据结构， 只能在一端 （称为栈顶） 对数据项进行插入 和删除。 服务器也称伺服器， 是提供计算服务的设备， 服务器的构成包括处理器、 硬盘、 内 存、系统总线等。 主机总线适配器能插入计算机或大型主机的板卡。 虚拟机监视器（VMM）一个系统软件，可以维护多个高效的、隔离的程序环境， 该环境支持用户直接去访问真实硬件。 横向扩展Scale Out，向外扩展，采购新的设备，和现有设备一起提供更强的负载 能力。 纵向扩展Scale Up，向上扩展，替换掉已经不能满足需求的硬件设备、采购更高 性能的硬件设备，从而提升系统的负载能力。 9 报告编码19RI0254 机械硬盘 HDD传统普通硬盘，主要由盘片，磁头，盘片转轴及控制电机，磁头控 制器，数据转换器，接口，缓存等几个部分组成。 X86 架构微处理器执行的计算机语言计算机语言指令集， 指一个 intel 通用计算机 系列的标准编号缩写，也标识一套通用的计算机指令集合。 磁盘阵列由很多块独立的磁盘组合成一个容量巨大的磁盘组，利用个别磁盘提供 数据所产生加成效果提升整个磁盘系统效能。 CPU一块超大规模的集成电路，是一台计算机的运算核心（Core）和控制核心 （Control Unit） ，功能主要是解释计算机指令以及处理计算机软件中的数据。 RDMARemote Direct Memory Access，远程直接数据存取，为解决网络传输中 服务器端数据处理的延迟而产生。 磁盘簇扇区的集合。 扇区是磁盘最小的物理存储单元， 由于操作系统无法对数目众 多的扇区进行寻址， 所以操作系统就将相邻的扇区组合在一起， 形成一个簇， 然后再对 簇进行管理。 容错容忍故障，考虑故障一旦发生时能够自动检测出来并使系统能够自动恢复正 常运行。 开源项目开放式源代码项目。 SLA 策略Service-Level Agreement， 服务等级协议。 关于网络服务供应商和客户 间的一份合同，其中定义了服务类型、服务质量和客户付款等术语。 数据冗余指数据之间的重复，同一数据存储在不同数据文件中的现象。 高可用来描述一个系统经过专门的设计， 从而减少停工时间， 而保持其服务的高度 可用性。 10 报告编码19RI0254 2 软件定义存储市场综述 2.1 软件定义存储简介 2.1.1 定义 软件定义指将高度耦合的一体化硬件解耦成不同部件， 并围绕部件建立虚拟化的软件层， 通过 API（应用编程接口）实现原来高度耦合的一体化硬件所能提供的功能，再通过软件管 理控制，使硬件资源实现自动化部署、优化和管理。软件定义由软件驱动并控制资源，相比 高度耦合的一体化硬件更为灵活地为应用提供服务。 软件定义分成不同阶段将硬件与软件进行解耦， 按需求通过编程接口或以服务的方式将 硬件的可操控成分逐步提供给应用， 分阶段满足应用对资源的不同程度、 不同广度的灵活调 用： （1）第一阶段：抽象，即解耦，实现存储资源灵活调用； （2）第二阶段：池化，即虚拟 化， 满足按需分配、 动态拓展需求； （3） 第三阶段： 自动化， 存储资源由软件 （Hypervisor、 云管理等）自动分配和管理。 根据云计算开源产业联盟定义，软件定义存储（SDS，Software-defined Storage）指 将存储物理资源通过抽象、 池化整合， 并通过智能软件实现存储资源的管理， 实现控制平面 和数据平面的解耦，最终以存储服务的形式提供给应用，满足应用按需（如容量、性能、服 务质量、服务等级协议等）使用存储的需求。 软件定义存储产品是将硬件抽象化的解决方案， 其核心为存储虚拟化技术， 通过将存储 资源抽象化、 池化和自动化， 利用服务管理接口的虚拟存储， 虚拟化存储设备与服务器间的 连接，将数据从底层硬件架构中剥离，并将标准服务器内置存储、直接存储、外置存储等存 储资源整合，实现应用感知，基于策略驱动的部署、变更和管理，达到存储及服务的目标。 软件定义存储的解决方案允许企业用户通过用户界面（UI）或应用编程接口（API）以 11 报告编码19RI0254 自身需求自由操作，快速灵活通过软件层实现存储数据资源池的管理。 软件定义存储产品实现存储基础架构的自动化机制， 通过应用以元数据请求相应的数据 服务， 数据请求直接传达至自动化软件， 并对应请求分配用户所需的存储资源， 大幅降低人 工管理运维成本。 2.1.2 特征 软件定义存储包含以下特征： 软硬件解耦： SDS 允许异构的或通用的平台， 支持在专有硬件及通用硬件上自行部署； 灵活性：SDS 框架能持续不断根据管理者需求而做出相应调整和改变； 拓展性：SDS 存储基础架构纵向扩展（Scale-Up）及横向扩展（Scale-Out）能力强， 无需中断应用便可提供容量、可靠性和性能的无缝扩展； 自动化： 数据传达自动化软件后自动请求分配存储资源， 可降低维护和运营存储框架的 成本和复杂度； 虚拟数据路径：提供块/文件/对象存储接口，支持异构，可实现统一池化管理，支持应 用通过这些接口写入数据； 标准接口：SDS 提供应用编程接口，平台需对应提供部署和管理其虚拟存储空间的自 助服务接口，用于管理、部署和维护存储设备和存储服务。 2.1.3 分类 软件定义存储包含控制平面和数据平面两部分， 两个平面互相独立； 控制平面负责数据 调度，实现自动化；数据平面负责数据处理和数据优化，负责抽象和池化。由于控制平面产 品复杂度高、回报期长，目前存储市场数据平面产品居多。 12 报告编码19RI0254 图 2-1 软件定义存储框架图 来源：沙利文研究院绘制 控制平面（Control Plane） 控制平面负责数据的流向、 调度， 存储服务的调用， 存储策略的设定、 分发和驱动管理， 基于策略或者基于应用的存储资源分配、变更和管理。存储向上与数据中心、云管理软件、 应用软件配合，联动应用编程接口（API）管理，组成控制平面。 知名的应用包括 VMware SPBM（Storage Policy Base Management，基于存储策 略的管理） 、 OpenStack Cinder （OpenStack 云平台的组件， 提供块存储服务） 、 EMC ViPR、 华为 OceanStor DJ 等。 数据平面（Data Plane） 数据平面负责数据的存放、 处理和优化， 存储功能的提供与实现。 空间配置、 自动分级、 快照和克隆、压缩、去重、高可用等功能组成了数据平面。 （1） 基于商用的硬件（Based on Commodity Hardware） ，包括 Server San 下的超 融合架构（HCI） （提供存储和计算资源）和非超融合架构（不提供计算资源） ，知名的 超融合架构包括 VMware vSAN、EMC ScaleIO、Nutanix、Maxta 等以及中国的华为 FusionStorage、 志凌海纳 SmartX、 青云 HCI、 深信服 HCI 等； 非超融合架构有 DELL Fluid Cache、 HP StorVirtual、 RedHat Inktank Ceph、 Microsoft Storage Spaces、 13 报告编码19RI0254 H3C ONEStor、优铭云 UMStor、中兴通讯 CloveStorage、大道云行 SSAN、思华 MegaBric 等。 （2） 传统 SAN/NAS（传统外置磁盘阵列） ，通过：与控制平面更多的 API 对接、 收购或研发后实现 SDS 抽象、 池化、 自动化阶段， 推出 SDS 解决方案； 包括 EMC VNX， NetApp FAS 系列，HDS HUS，DELL SC 系列和 PS 系列，HP 3PAR，IBM V 系列和 DS 系列，华为 OceanStor 系列等。 （3） 云存储/对象存储， 作为后端存储为 VM/App 提供存储资源。 云存储在存储级别实 现如备份、归档和容灾的高级功能，使运行在公有云上的 VSA（虚拟存储控制器）可与 本地存储建立数据连接。 2.2 软件定义存储市场规模 企业对软件定义存储的需求促进市场发展， 在互联网、 大数据、 物联网等技术渗透与发 展下， 数据量指数增长， 企业面临更多存储需求与挑战， 传统存储架构存在数据孤岛等问题， 在存储设备不断增加后， 资源管理更加复杂， 业务所需的存储分配难以规划， 企业需要新的 存储解决方案；而软件定义存储相较传统存储拥有弹性拓展、策略控制、场景简化的特点， 可简化人员配置与数据资源操作，软件定义存储的灵活性、拓展性、自动化、高效率等优势 将使其在存储市场持续渗透， 根据沙利文数据， 2018 年中国软件定义存储市场规模达 47.2 亿元，2014 年至 2018 年年均复合增长率达 102.6%。SDS 的企业采纳率将持续提升，沙 利文预测软件定义存储市场 2019 年至 2023 年年均复合增长率将达 26.8%，2023 年市场 规模达 170.2 亿元。 14 报告编码19RI0254 图 2-2 中国软件定义存储市场规模，2014 年至 2023 年预测 来源：fsTEAM 软件采编，沙利文数据中心编制 2.3 软件定义存储产业链 软件定义存储行业上游参与者为硬件/软件供应商， 包括服务器、 存储介质 （如机械盘， 闪存） 、存储芯片以及核心软件等；中游主体为 SDS 解决方案提供商，主要参与者为整体方 案提供商，解决方案运用于企业级/数据中心场景；下游为各行业应用领域终端用户。 图 2-3 软件定义存储行业产业链 来源：沙利文研究院绘制 2.3.1 上游 存储行业上游主要为半导体制造商、 存储介质制造商、 数据传输设备制造商以及核心软 件开发商。上游产品为软件定义存储解决方案制造商提供基础组件，其发展对 SDS 行业的 成本、技术和应用发展有重要作用。上游产品的采购价格影响 SDS 的生产成本，相关硬件 15 报告编码19RI0254 行业经过多年发展，具有较高技术成熟度，市场充分竞争，价格稳定，有利于存储行业稳定 发展。 芯片、 服务器和磁盘、 硬盘、 闪存等通用技术和产品的革新会直接影响软件定义存储产 品的硬件结构以及产品升级； 核心软件的开发能力决定存储产品的质量。 近年来， 通用平台 及通用技术的发展改变了存储架构，为软件定义存储产品发展奠定基础。SSD（固态硬盘） 延时从毫秒级缩短至亚毫秒级， 性能大幅增长； 主要的 SSD 厂商包括海外的英特尔、 美光、 闪迪、三星、希捷、东芝等，以及中国的华为、忆恒创源、源科、恒成芯兴等厂商。越来越 多 SDS 产品部署闪存以求实现性能的聚合系统，实现更好的管理和提取，闪存价格近年快 速下降，其应用有利于 SDS 的 IO 能力提升。 2.3.2 中游 中游存储整体解决方案服务商利用上游存储芯片、 存储介质和核心软件等， 组装具有数 据存储功能的存储系统，软件定义存储的使用场景为企业级/数据中心存储，包含政府、企 业的 IT 系统和数据中心的构建。整体解决方案商商业模式主要为从上游厂商采购通用硬件 （如硬盘等） ，自主研发设计核心软件、接口部件、控制器、存储系统，形成整机产品，中 游产商技术研发投入较大。 目前 SDS 控制平面产品逐渐走向成熟，拥有 SDS 控制平面产品的厂商较少，代表产品 有 VMware SPBM、华为 OceanStor DJ、IBM Spectrum 等。数据平面产品类型和数量较 多，当前 SDS 数据平面多数产品致力于将存储系统部署在基于行业标准的商用硬件上，包 括 Server San 产品 （代表产品有 H3C ONEStor、 优铭云 UMStor、 中兴通讯 CloveStorage 等） 及其中的 HCI （超融合架构） 产品 （代表产品有 Nutanix、 VMware vSAN、 华为 Fusion C u b e 、H 3 C U I S 、思 华 E x p re s s I O 等 ） ；传统存储通过与 SDS 控制平面对接或实现 SDS 的 抽象、池化、自动化转型投入传统外置