软件定义存储发展与应用研究报告（2022年）

软件定义存储发展与应用研究报告 (2022年) 中国信息通信研究院产业与规划研究所2023年1月 版权声明 本报告版权属于中国信息通信研究院，并受法律保护。 转载、摘编或利用其它方式使用本报告文字或者观点的，应注明“来源：中国信息通信研究院”。违反上述声明者，本院将追究其相关法律责任。 前言 数据基础设施成为数字经济时代的新型生产力。发展数字经济是把握新一轮科技革命和产业变革新机遇的战略选择。数字经济时代，数据是关键核心生产要素，推动数据基础设施成为提振国家经济发展动能的新型生产力，在产业界的关注热度持续提升。数据基础设施由存储设施、网络设施、计算设施、安全设施和各类管理设施构成，为数据的“汇-存-算-管-用”提供全生命周期基础能力支撑。软件定义存储崛起为数据基础设施领域关键技术之一。存储设 施是数据资源存放的最终物理载体，是国家、行业、企业一切数据资源的“家园”和“保险箱”，因此是数据基础设施中的核心部件。当前，存储技术架构在业务需求变迁、硬件能力提升、网络技术升级等多重因素作用下向软件定义架构演进，软件定义存储崛起为数据基础设施领域的关键技术之一。国家《“十四五”软件和信息技术服务业发展规划》深刻研判了“软件定义”在赋能实体经济新变革中的突出价值，提出加快发展软件定义存储的宏观战略部署，为其在企业存储市场深度拓展提供了难得的战略机遇。 在此背景下，本报告致力于厘清软件定义存储的概念内涵、技术特征和比较优势，对软件定义存储的市场态势、生态发展和赋能价值进行了分析研判，并对其发展趋势、发展前景进行了展望。由于软件定义存储的技术、生态等仍在快速发展，我们对其的认识还有待持续深化，报告中存在的不足之处，欢迎多多批评指正。 一、软件定义存储为构建数据基础设施提供重要支撑1 （一）数据基础设施发展为数字经济时代新型生产力1 （二）数据基础设施发展演进呈现五大关键技术特征3 （三）软件定义存储高度契合数据基础设施演进趋势4 （四）软件定义存储市场将迎来跨越式发展的新蓝海6 二、软件定义存储应需而生且迸发突出应用价值7 （一）存储架构持续演进，催生硬件定义跨向软件定义的代际革命7 （二）硬件标准化和软件定制化是根本特征，软件蜕变为架构核心13 （三）作为新兴存储技术，软件定义存储具备五方面突出优势14 （四）助力构建开放式异构数据存储平台，满足数字化转型现实需求16 （五）软件定义存储加速与新应用新技术的交叉融合，应用价值凸显18 三、软件定义存储繁荣发展撬动市场格局转换20 （一）需求侧：数字化转型为软件定义存储塑造广阔机遇，市场呈现高增长性20 （二）需求侧：软件定义存储崛起为关键赛道，压缩传统存储市场空间.21 （三）供给侧：全球主流厂商强化软件定义转型，驱动存储产业格局重构22 （四）供给侧：软件控制层面巨头主导，底层硬件呈现通用化多元化发展24 （五）供给侧：软件定义存储市场集中度较高，一体机为主流形态25 四、软件定义存储在典型行业的深层次拓展持续加速26 （一）软件定义存储深度赋能产业数字化转型26 （二）软件定义存储在金融行业的应用28 （三）软件定义存储在智能制造领域的应用33 （四）软件定义存储在医疗行业的应用37 （五）软件定义存储在教育行业的应用42 五、发展建议46 （一）加强软件定义存储产品能力评价体系建设47 （二）深化软件定义存储创新应用培育和推广48 （三）提升软件定义存储产业创新发展能力48 图1中国数字经济占GDP比重1 图2数据基础设施构成框架3 图3数据基础设施演进五大技术特征4 图4中国存储基础设施发展水平在全球的位置7 图5存储架构演进历程11 图6SDS发展历程重要节点12 图7软件定义存储架构构成14 图8SDS具备五方面突出优势16 图9基于SDS构建开放式异构数据存储平台18 图10中国数据存储及管理设施市场规模21 图112019-2021年中国企业级存储硬件市场份额情况22 图122021年全球软件定义存储控制软件市场份额24 图13SDS为行业应用提供全协议全场景支持27 图14SDS行业赋能应用场景分析27 图15金融业业务系统分类及数据存储架构选择30 图162017-2021年金融行业SDS/HCI存储出货容量及年增长率30 图172017-2021年金融行业SDS/HCI存储出货容量复合增长率31 图18智能制造领域四类数字化平台应用34 图192017-2021年制造业SDS/HCI存储出货容量及年增长率35 图202017-2021年制造业SDS/HCI存储出货容量复合增长率35 图21医疗业SDS典型应用场景39 图222017-2021年医疗行业SDS/HCI存储出货容量及年增长率39 图232017-2021年医疗行业SDS/HCI存储出货容量复合增长率40 图24教育业SDS典型应用场景43 图252017-2021年教育行业SDS/HCI存储出货容量及年增长率44 图262017-2021年教育行业SDS/HCI存储出货容量复合增长率44 表1金融行业SDS典型应用案例32 表2智能制造领域SDS典型应用案例37 表3医疗行业SDS典型应用案例41 表4教育行业SDS典型应用案例46 一、软件定义存储为构建数据基础设施提供重要支撑 （一）数据基础设施发展为数字经济时代新型生产力 以数字经济为代表的新经济成为发展新引擎。据中国信息通信研究院测算，2015至2021年我国数字经济占GDP比重由27.0%提升至39.8%。若按照数字经济占GDP比重平滑演进估算，到2025年中国将有超过47.8%的GDP由数字经济所驱动。 中国数字经济占GDP比重 27.0% 30.3% 32.7% 34.0% 36.3% 38.6% 39.8% 47.8% 100.0% 80.0% 60.0% 40.0% 20.0% 0.0% 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2025E 2015 数字经济占GDP比重其他 来源：中国信息通信研究院 图1中国数字经济占GDP比重 数据成为数字经济发展的关键生产要素。数字经济时代，数据成为国家基础性战略资源和经济发展的第五要素，被誉为新“石油”、新“黄金”。研究表明，国家数据资源规模与国家数字经济发展水平密切相关。据中国信息通信研究院测算，2021年我国数据产量规模为美国的41%，同期我国数字经济规模为美国的46%，双方数据资源规模与数字经济规模之间的体量对比基本吻合。 数据基础设施成为数字经济时代的新型生产力。数据基础设施 是数字基础设施1的子集，主要指以数据为中心，深度整合计算、存储、网络、安全和软件资源，以最大化数据价值为目标，所建设的数据中心和边缘基础设施。数字经济时代，数据基础设施负责汇聚、承载、处理、应用全社会海量数据资源，是数字经济发展的关键能力底座，在数据赋能经济社会发展的进程中扮演催化剂、助推器作用，强力推动数字经济向前发展，成为数字经济时代的新型生产力和表征经济发展动能的新指标。其中，存储是数据基础设施中的核心部件，以“存力”为代表的数据基础设施能力对经济发展的正向效应突出。华为联合罗兰贝格发布的《数据存力：高质量发展的数字基石》白皮书对数据存力经济价值的测算表明，1元存储投资可支撑5元直接价值、8元间接价值和40元衍生价值。 数据基础设施在内容范畴上是覆盖数据全生命周期的基础设施体系。从构成要素来看，数据基础设施由基础设施层和数据管理层构成，其中基础设施层包括网络设施、存储设施、计算设施、安全设施等硬件设施，数据管理层则涵盖了各类数据存储管理、数据分析治理、数据安全/保护等软件类管理设施，为数据的“汇-存-算-管-用”提供全流程支撑，实现从单一处理向多源数据智能协同、融合处理发展，应对更实时和智能的数据应用需求，促进数据价值最大化。 1数字基础设施是指能够体现数字经济特征的新一代信息基础设施。工信部《“十四五”信息通信行业发展规划》中面向数字基础设施的任务部署包括了通信网络基础设施（5G、互联网、IPv6、移动物联网等）、数据与算力设施（数据中心、人工智能、区块链等）、融合基础设施（工业互联网、车联网、新型城市基础设施等）。 智慧金融 智能制造 智慧教育 智慧医疗 智慧交通 智慧政务 图2数据基础设施构成框架 来源：中国信息通信研究院 云操作系统 数据存储管理 传统存储管理系统、SDS/HCI管理系统、数据生命周期管理系统… 数据分析治理 数据库、数据仓库、数据湖、大数据平台… 安全设备 服务器设备 存储设备 网络设备 数据源 私有云/两地三中心 数据基础设施 数据 公有云管理层 数据安全 /保护 灾备双活 数据安全 …. 混合云 网络设施 存储设施 计算设施 安全设施 边缘节点 基础设施层 （二）数据基础设施发展演进呈现�大关键技术特征 数字化转型浪潮驱动数据基础设施演进呈现五方面特征。数字经济时代，万物互联并数据化，各类社会组织全面数字化，产业数字化应用的类型从传统的数据库、虚拟化走向大数据分析处理、AI、云原生等多样化应用，业务算法复杂度不断提高，数据爆炸式增长、数据类型异构多样。为适应数字化发展浪潮，数据基础设施在技术演进上呈现出云化、平台多样化、绿色化、智能化及融合化五大关键特征。 所谓云化，是指数据基础设施中的关键要素可以部署在云上，同时能够支持混合云部署，在客户侧形成私有云，并连接公有云，按需合规地实现数据的流动和迁移。 所谓平台多样化，是指数据基础设施能够兼容多样化算力，支持多样化硬件平台，推动数据基础设施的安全平稳建设。 所谓绿色化，是指利用多种软硬件技术，减少能源消耗，提高资源能源利用效率，推动数据基础设施的低碳化发展。 所谓智能化，是指利用AI、自动化等技术实现数据基础设施的自治化运维，降低运维成本，提升数据利用效率。 所谓融合化，是指在中小企业数字化、边缘计算等轻量化应用场景下，计算和存储融合的IT架构日趋流行，这种存算融合架构有助于缩短存储层和计算层之间的数据路径，提升系统整体效率。 云化 数据基础设施中的关键要素都能部署在云上，同时能够支持混合云部署 平台多样化 兼容多样化算力，支持多样化硬件平台 绿色化 利用多种软硬件技术，推动数据基础设施的低碳化发展 数据基础设施五大特征 融合化 存算融合架构最大限度缩短存储层和计算层之间的数据路径，有助于系统整体效率提升 智能化 利用AI、自动化等技术实现数据基础设施的自治化运维，降低运维成本，提升数据利用效率 来源：中国信息通信研究院 图3数据基础设施演进五大技术特征 （三）软件定义存储高度契合数据基础设施演进趋势 “软件定义”就是利用软件赋予事物应用功能和使用价值，满足日益复杂的多样化需求，最典型的就是软件定义产品的功能，在数据基础设施领域则体现为用软件来定义存储、网络、计算等。因此，软件定义存储（SoftwareDefinedStorage,简称SDS）即利用分 布式和虚拟化等软件技术，将存储硬件资源按需进行分割和重新组合，达到灵活按需扩展、提高存储利用率等目标。 SDS以其天然的软件定义属性，与数据基础设施五大关键技术特征高度契合。在云化方面，SDS可部署在云化环境中，以软件定义的方式敏捷地将存储资源以服务的方式提供给上层业务，上层业务按需在存储资源池中获取资源，灵活快速适配各类应用场景，可满足企业在数字化转型中对敏捷、高效、弹性的存储基础设施的需求，因此SDS可以促进数据基础设施的云化。在平台多样化方面，SDS厂商增强对x86、鲲鹏、海光、飞腾、龙芯、申威等多元化处理器,以及对WindowsServer、Linux、麒麟等多元化操作系统的适配，因此可支持和促进数据基础设施的平台多样性。在绿色化方面，SDS能够在数据中心端构筑单一存储资源池，在边端可以用超融合的方式实施存储资源池化，实现存储资源的集约式建设，从而降低能耗，因此可促进数据基础设施的绿色化。在智能化方面，AI技术与SDS交叉融合下的智能存储成为重要发展方向，引入了A