中华民族伟大复兴的路上，计算机系统的国产化道路可谓任重道远。本篇，冬瓜哥就来分析一下，打造一款全国产存储系统，到底需要哪些部件，以及国产化现状。
在
《存储系统权协议栈总结》
一文中，冬瓜哥给出了存储系统中的权协议栈分析，其可作为一个了解存储系统架构的基础文章。
目前的存储系统部件关系基本是这样的：存储介质（磁盘、NAND、光盘）--->介质驱动器/控制器（硬盘驱动器控制器、SSD控制器、光驱控制器）---> I/O接口控制器（SATA/SAS/PCIE） ---> I/O通道扩展器/交换器(SAS Expander、PCIE Switch) ---> I/O通道主机总线适配器（SAS/SATA HBA/Raid适配器）---> CPU/桥片。
在这条完整的I/O路径上，目前来讲，可以说，从头到尾全国产化，基本看不到边。
一. 存储介质和硬盘
先说说机械硬盘，当年长城硬盘算是国产，但是，其内部也并没有实现全部件国产，曾经尝试过使用一些国产部件，但是都以失败告终，不得不换成日产部件，导致成本居高不下，最后夭折，演绎了一段悲情奏鸣曲。从此，再没有人搞机械硬盘，市场被国外垄断，如今只剩下三家在玩，而且面对固态硬盘的围堵，玩也是毫无动力。
再说说固态硬盘，固态硬盘的门槛比机械盘可谓是低得多，其没有精密机械部件和模拟信号处理部件，全都在数字域，而SATA/SAS/PCIE，以及SCSI/NVMe协议都是标准开放的，所以用fpga就可以实现一个SSD控制器。但是企业级NAND颗粒和SDRAM颗粒占了SSD整个成本的90%左右，而目前来讲，这方面国产一片空白。紫光的3D NAND据息明年可以量产上市，这是个良好的开端，在固态存储时代实现弯道超车，从存储介质开始。
SSD控制器虽然不是SSD的成本的主要核心，却是其他一切的核心，包括性能、可靠性、兼容性、寿命、开发成本等。在这方面国产公司雨后春笋，其中大部分是中低端产品，而中高端产品则一直被国外产品垄断，包括Intel、Microsemi（收购了PMC的Flashtec系列控制器）、三星以及其它厂商。不得不说，国外的这些SSD控制器在可靠性和成熟度、市场推广能力和生态建设能力上都更胜一筹，但是其高价格也相对高。
SSD整盘方面，目前国产产品中较为高端的为Memblaze（忆恒创源）的PBlaze5系列产品，其采用了高规格的主控制器和3D NAND颗粒，固件+算法完全是自主研发，算是国产SSD厂商中唯一一个可以做到100万IOPS以上的全系列企业级产品线的。另外，PBlze5系列产品还率先支持了NVMe双端口设计，为NVMe固态盘在企业存储系统中的广泛应用扫清了一道关键障碍。企业级存储系统的一个重要特征就是双冗余部件，什么都是双份或者多份。纵使可以使用Raid技术实现硬盘的冗余，但是为了防止单个控制器故障，其要求单个硬盘提供两个物理上独立的接口，分别接入到两个控制器中的各一个。
这个特性在SAS接口上得到了完美的实现，SAS硬盘都是双端口，但是在新兴的NVMe+PCIE接口的固态硬盘上却一直没有人推出，直到PBlze5。该特性可以通过软件控制来变更，也就是原本一个x4 PCIE通道的U.2接口，可以被配置为分裂成2个x2通道的逻辑接口，然后通过背板或者专用连接器，将这两路的x2信号分别导向两个控制器中的一个上的CPU一端，这样，当其中一个控制器故障时，依然可以通过另一个控制访问该盘，从而实现冗余。
光存储应该说是存储领域长期默默无闻的角色，但是俗话说，三十年河东三十年河西。光存储或许会是将来的一匹黑马。目前，光存储系统已经基本上实现了全面国产化。其典型代表为国内的紫晶光存储系统，紫晶是目前中国最大的蓝光光盘和蓝光光存储系统提供商，也是拥有全自主研发的软硬件和介质的厂商。
紫晶光存储系统有3个系列：分别为柜式中低端的BD系列（光盘库）、柜式高端的ZL系列（光存储系统）以及桌面式的MHL系列（光存储系统）。BD系统更像是以光盘为边界的光盘管理系统，其上存储的数据格式符合标准格式，可以被任意标准光驱读写。其他来源的标准格式存储的光盘也可以纳入BD系统的管理范围。而ZL系列更像是个比较封闭的光存储系统，其有自己的存储格式，用户感知不到光盘，而只感知到NFS/CIFS目录空间。
ZL系列在一个标准机柜内最多可装载 12240 张光盘，存储容量按型号的不同从 180TB 到 1.2PB，属于业界领先水平。支持可48个光驱并发，支持万兆网传输。提供数据冗余技术，用户可按需要配置冗余级别，实现数据的最高安全化。MHL系列为4U高度的机架式光存储系统。
小结：固态硬盘全国产化，指日可待！但是随着Intel推出3d Xpoint介质和对应产品，NAND介质以及其附属生态是否会迎来发展瓶颈，也是值得思考和观察的。
二． I/O通道和Serdes
硬盘的主控前端，是I/O接口控制器，包括SATA、SAS和PCIE这三者。其核心技术并不在于连接器形态，这些都根不不是事。其核心技术也并不过多的在于其交互协议，因为这些协议都是开放的、标准的，其无非就是一堆事务数据包编码格式。其真正的核心在SATA/SAS/PCIE的PHY层，或者说，Serdes层，或者说，Serdes中的信号完整性处理层。
目前，中低端的SAS/SATA I/O控制器基本上被Marvell垄断，而中高端的（性能、可靠性、扩展性都要更高）基本被Microsemi和Broadcom垄断。Intel一度想把SAS控制器集成到桥片内部，但是最后出了bug，据说也是Serdes方面的问题，后面就再也没玩了，只搞PCIE，以及后续的Ominipath接口。
