儲存月報第5期：近乎一應俱全的公有雲儲存

william77

IaaS公有雲的儲存服務日趨多樣化，不僅能涵蓋區塊、檔案、物件等不同類型，還兼具不同的資料保謢服務，幾乎可完全取代本地端儲存的地位。

這個月Dell與EMC終於正式完成了合併，對企業儲存領域來說，這象徵著傳統企業儲存供應商面對新的競爭環境，尋求轉型與調整體質的一個重要嘗試。企業資料量雖然隨著時間而持續增加，但傳統儲存產品（SAN、NAS與DAS）在企業儲存銷售中所占比重，卻持續下滑，是當前所有傳統儲存廠商共同的難題，造成銷售下滑的最主要原因，便是Server SAN、超融合（Hyper Converged）與公有雲等新興儲存架構的出現。
在這些新興架構中，對傳統儲存產品最具威脅性的是公有雲儲存服務。舉例來說，依Wikibon剛在上個月發表的Server SAN儲存應用報告，在2012年以前，公有雲儲存還是個不起眼的產品類型，銷售額只相當於傳統企業儲存產品的3%，然而到了2016年的今天，公有雲的銷售額已成長到相當於傳統企業儲存的23%。依照這樣的趨勢，2020年將是一個轉折點，屆時公有雲儲存的銷售額便會超越傳統企業儲存。
公有雲儲存之所以能吸引越來越多的用戶採用，除了管理負擔輕、可彈性配合用戶應用規模、較低的總體持有成本等「成本面」的優點外，在「功能面」方面，這幾年來也有全面性的進步。
我們可以毫不誇張的說，除了沒辦法直接接觸實體機器這一點以外，現在IaaS公有雲所能提供的儲存服務，幾乎已經可以涵蓋傳統企業儲存應用的所有範圍，
我們這裡以IaaS公有雲兩大龍頭—AWS（Amazon Web Services）與微軟Azure為例，來看看當前的雲端儲存服務能作到的程度。
依Wikibon上個月初發表的2016上半年全球公有雲收入統計，AWS與Azure是IaaS公有雲服務商的兩大龍頭，分別占有31%與24%份額，是最具代表性的IaaS公有雲服務。
AWS與Azure的儲存服務
對於商務或企業儲存應用，常見的需求不外乎檔案共享應用，還有主要針對結構化資料、強調I/O效能的區塊類型（Block）儲存，針對非結構化資料的物件儲存（Object），還有長期保存的歸檔（Archive）幾種類型，另外還要提供必要的擴充性、可用性與安全性。
AWS與Azure對這幾個面向的需求，都提供了對應的服務。
高效能取向儲存服務
AWS針對效能類型的儲存服務是EBS（Elastic Block Store），可以建立供EC2執行個體使用、最大容量16TB的區塊類型儲存區。針對不同等級的效能需求，EBS磁碟區有4種類型可選：通用型SSD、預先配置IOPS的SSD、傳輸率最佳化的硬碟，以及冷硬碟，基本上都是按照容量計費，SSD類型磁碟區的單位容量費用比硬碟貴2～5倍，不過預先配置IOPS的磁碟區另需依照IOPS效能加計收費。針對可用性，EBS也提供快照、複製與跨AWS服務區域（region）的災難備援服務。
Azure對應高效能儲存需求的服務，則是進階儲存體（Premium Storage），可為Azure的虛擬機器提供以SSD為基礎的磁碟區，每臺VM可配置最大容量64TB、擁有8萬IOPS效能與2,000MB/s傳輸率的進階儲存體磁碟區。針對資料可用性，進階儲存體提供了同一地區的3複本資料保謢功能。
就目前來看，Azure進階儲存體提供的磁碟區容量、IOPS效能與傳輸頻寬，都相對較高，不過AWS EBS有更多樣化的磁碟類型可選。
共享檔案儲存服務
AWS的共享檔案儲存服務是EFS（Elastic File System），可為EC2執行個體提供以NFS v4.1為基礎的共享檔案儲存區，具備了跨多個EC2執行個體共用檔案存取、自動擴展與縮減容量等特性。EFS採用分散式架構，資料自動分散在一個AWS服務區域下的多個可用區域（Availability Zone，AZ）存放，藉此確保可用性，收費是按每月平均使用容量計算。
比起AWS自家的EBS，EFS的IOPS效能較低，但頻寬較大，可用性也更高，如前所述，EFS的資料是跨多個可用區域（AZ）存放的，而EBS則是放在一個可用區域（AZ）下，所以EFS的單位容量收費也比EBS更高。
至於Azure的共享檔案儲存服務是檔案儲存體（File Storage），可為Azure VM提供以SMB 3.0為基礎的共享檔案儲存區，最大容量限制為5TB，同樣擁有3複本保謢。
AWS EBS的容量擴展能力相對更大，不過Azure檔案儲存體可搭配更多類型的資料複寫服務，提供更彈性的資料可用性選擇。
物件儲存服務
針對非結構資料儲存應用，Amazon S3幾乎已經是Web物件儲存的標準，又分為標準的S3、非頻繁存取的S3-IA與長期歸檔用的S3 Glacier等3種類別，分別對應一般存取、少量存取與長期歸檔儲存需求。
Azure的物件儲存服務是Blob儲存體（Blob Storage），類似Amazon S3一樣可以儲存任何型式的資料，並分為經常性存取儲存層（Hot access tier）與非經常性存取儲存層（Cool access tier）兩種層級，分別對應一般存取與歸檔長期保存需求，並可搭配用戶端加密與不同的資料複寫服務，來確保資料可用性。
資料的可用性與安全性
AWS的EBS、EFS與S3儲存服務都是採用分散式儲存架構，但各自具備不同的可用性機制。EBS是將資料分散存放在一個可用區域（AZ）下的不同裝置，還提供EBS磁碟區加密功能；EFS則是將資料分散在一個AWS服務區內多個獨立可用區域（AZ），但還沒有靜態加密功能；S3的資料則是分散存放在一個服務區的多臺裝置上，並可搭配多種加密機制。另外EBS與EFS兩種服務，都可搭配S3的跨AWS服務區資料複寫（Cross-Region Replication，CRR）功能，將資料抄寫到S3儲存區，然後透過CRR複製到另一個AWS服務區，來作為一種異地災難備援方式。
Azure的所有儲存體都擁有3複本可用性機制的保謢，並有4種等級的備援服務可選：本機備援儲存體（Locally redundant storage，LRS）、區域備援儲存體（Zone Redundant Storage，ZRS）、異地備援儲存體（Geo-Redundant Storage，GRS），以及讀取權限異地備援儲存體 （Read-Access Geo-Redundant Storage，RA-GRS）。
LRS是在儲存體所在區域的多臺設備間複寫資料，ZRS是在多個區域的設備間複寫資料，GRS會將資料複寫到數百公里外區域的設備上，RA-GRS則是在GRS的基礎上，進一步允許對異地端資料作唯讀應用，類似一種異地端、唯讀的Active-Active應用架構。就可用性來說，是GRS＞ZRS＞LRS，不過價格也是以GRS最貴，LRS的可用性雖然較低，但效能也較好。
公有雲儲存的進化
以AWS與Azure為代表的公有雲儲存服務，已經進化到能涵蓋區塊、檔案共享、物件與歸檔等4大類型儲存服務，足以應對企業儲存應用每一個面向的層次。只要用戶環境能連得上雲端、並按時繳交費用，幾乎可完全依靠這些公有雲儲存服務，來滿足絕大多數的儲存需求。