充分利用SSD需要系統(tǒng)架構(gòu)的哪些支持?

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固態(tài)技術(shù)一直活躍在存儲(chǔ)市場邊緣，對(duì)于這一領(lǐng)域中那些對(duì)存儲(chǔ)有專門要求的終端用戶來說，磁盤的性能容量不能滿足他們的要求。為存儲(chǔ)奠定基礎(chǔ)的傳統(tǒng)硬盤成長的速度已經(jīng)跟不上服務(wù)器帶寬、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、CPU的前進(jìn)步伐。當(dāng)硬盤容量成倍增長時(shí)，其性能最多不過線型提高。因此，那些對(duì)性能有特殊要求的用戶不得不摒棄傳統(tǒng)磁盤驅(qū)動(dòng)器而尋找新的替代品。他們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，無論是DRAM存儲(chǔ)陣列還是數(shù)據(jù)庫緩存，固態(tài)技術(shù)解決方案都是很好的選擇?！?/P>

最近，企業(yè)已開始采用磁盤波形因數(shù)以及固態(tài)盤(SSD)驅(qū)動(dòng)器中的固態(tài)技術(shù)。經(jīng)使用企業(yè)發(fā)現(xiàn)，SSD固態(tài)技術(shù)更容易獲得。隨著磁盤波形因數(shù)的便捷化，基于NAND的SSD密度不斷增加，價(jià)格迅速下跌，其供應(yīng)商也不斷增多。

此外，對(duì)那些高耗電并受散熱困擾的數(shù)據(jù)中心來說，SSD是理想選擇，它比傳統(tǒng)磁盤耗電和產(chǎn)生的熱量均少很多。

不幸的是，對(duì)SSD的討論，我們通常把重點(diǎn)放在一些小細(xì)節(jié)上，如對(duì)比MLC與SLC、CMOS工藝波長、NAND芯片等，卻忽略了整體存儲(chǔ)架構(gòu)的討論。

可擴(kuò)展性

盡管SSD力求簡單，但卻受傳統(tǒng)存儲(chǔ)架構(gòu)局限性的制約。一方面，固態(tài)技術(shù)為帶寬架構(gòu)、磁盤和內(nèi)存緩存技術(shù)、b-tree算法、檔案系統(tǒng)以及讀寫技術(shù)等新一代創(chuàng)新提供了素材;另一方面，固態(tài)技術(shù)并沒有改變傳統(tǒng)企業(yè)存儲(chǔ)陣列的架構(gòu)。

沒有廠家和用戶的努力,固態(tài)技術(shù)仍然深陷與傳統(tǒng)解決方案斗爭的泥潭。如今，這一領(lǐng)域所有現(xiàn)存解決方案所共有的局限性使建立基于SSD的存儲(chǔ)系統(tǒng)變得更具有挑戰(zhàn)性。

下面讓我們看看要想充分利用SSD,傳統(tǒng)解決方案存在的局限以及存儲(chǔ)系統(tǒng)設(shè)計(jì)相關(guān)的一些挑戰(zhàn)：

1.性能不能累加。由于一些附加的瓶頸，傳統(tǒng)存儲(chǔ)系統(tǒng)往往制約了SSD潛在性能的發(fā)揮。例如，傳統(tǒng)陣列提供的每臺(tái)設(shè)備或總設(shè)備的性能低于SSD獨(dú)立使用時(shí)的性能。

我們面臨的挑戰(zhàn)：傳統(tǒng)陣列控制器無法提供SSD所要求的極端性能。

2.數(shù)量有限。由于控制器架構(gòu)中的緩存軟件和硬件跟不上SSD的低延遲和高性能，因此傳統(tǒng)存儲(chǔ)系統(tǒng)限制了可以納入一個(gè)單一陣列SSD的數(shù)量。

我們面臨的挑戰(zhàn)：無限添加SSD超過存儲(chǔ)控制器的能力范圍。

3. 使用限制。那些支持SSD的陣列將其分配到整個(gè)容量中，而不能廣泛地將其分配在多個(gè)數(shù)據(jù)集上，也不能根據(jù)其性能需求的變化遷入遷出容量。此外，這種陣列限制了先進(jìn)存儲(chǔ)功能的使用，如SSD的自動(dòng)精簡配置和快照功能。總之，這些限制阻礙了SSD的使用，同時(shí)對(duì)數(shù)據(jù)放置選擇、數(shù)據(jù)管理以及存儲(chǔ)管理等的外部設(shè)備來說，也是很大的挑戰(zhàn)。

我們面臨的挑戰(zhàn)：我們需要在SSD，傳統(tǒng)磁盤容量及性能三者之間進(jìn)行復(fù)雜的整合，以便其適用于動(dòng)態(tài)需求，從而使成本有效利用。

4.超出陣列帶寬尺度。最后，受控制器配置限制的傳統(tǒng)存儲(chǔ)陣列在使用SSD時(shí)很容易超出內(nèi)部或外部陣列帶寬。如果限制帶寬，那么較低性能的旋轉(zhuǎn)磁盤和SSD設(shè)備之間的線路爭奪將降低存儲(chǔ)陣列整體的性能水平，這時(shí)的性能水平甚至遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于受內(nèi)部控制器架構(gòu)限制時(shí)的性能水平。

我們面臨的挑戰(zhàn)：我們不僅要使控制器的性能支持SSD，還要沖破SSD配置的阻礙，對(duì)內(nèi)外部整體帶寬依據(jù)需求進(jìn)行縮放。

這些不是典型的限制，這實(shí)際上描述了在今天的市場上許多SSD的使用情況。大多數(shù)傳統(tǒng)陣列控制器設(shè)計(jì)的本意就沒有與SSD相結(jié)合。一些在中等陣列后使用SSD設(shè)備的用戶，可能甚至不能提供一個(gè)單一的SSD設(shè)備的全部潛力，這并非不尋常的事情。有了這些陣列，當(dāng)用戶用SSD將性能擴(kuò)展到下一水平的性能的時(shí)候，他們會(huì)發(fā)現(xiàn)SSD不是萬能的，他們?nèi)匀幻媾R著傳統(tǒng)的擴(kuò)大性能的瓶頸。當(dāng)談到利用SSD的時(shí)候——更多性能超出了一些SSD設(shè)備可提供的性能的小幅提高，這些性能仍然需要破壞更多的控制器馬力或整個(gè)的額外的陣列。在這樣的情況下，SSD作為一個(gè)高性能解決方案就只是虛假的一個(gè)說法，存儲(chǔ)筒倉、有限的吞吐量和IOPS(每秒輸入/輸出操作)，以及管理的問題仍然潛伏在表面之下，沒有得到解決。

下一代架構(gòu)

當(dāng)SSD被納入陣列成為一個(gè)整合的用新的方案擴(kuò)展的整體中時(shí)，在陣列中，SSD的設(shè)置將不再受使用的限制。隨著我們頭腦中已經(jīng)確定的一些挑戰(zhàn)，以及意識(shí)到不同企業(yè)工作能力的動(dòng)態(tài)性質(zhì)的不同，下一代SSD陣列架構(gòu)的能力變得十分明顯。

這些系統(tǒng)需要：

•控制器性能。支持SSD的磁盤陣列必要擁有巨大的過量的性能能力，或者控制器的性能可以進(jìn)一步膨脹，以便擴(kuò)展SSD超出相對(duì)少的數(shù)量。

• 建立SSD的目的。目前市場上有一些解決方案可以有效地利用SSD技術(shù)，不需要重要的重新設(shè)計(jì)控制器軟件。基于SSD的系統(tǒng)應(yīng)該包含旨在處理設(shè)備限制如寫損失(write penalties)的功能，而在使用傳統(tǒng)的磁盤時(shí)，讓管理功能可全面地使用。專為SSD設(shè)計(jì)的控制器是讓更具有成本效益的SSD媒介變得可用的關(guān)鍵。

• 數(shù)量擴(kuò)展的SSD。存儲(chǔ)陣列應(yīng)該可以利用不同數(shù)量的SSD，沒有人為強(qiáng)迫的設(shè)備限制或存儲(chǔ)功能使用的限制。

• 帶寬擴(kuò)展。當(dāng)人們考慮靈活數(shù)量的SSD設(shè)備的時(shí)候，就會(huì)出現(xiàn)控制器架構(gòu)的困惑。由于超出了控制器的性能，內(nèi)部和外部陣列帶寬也應(yīng)該得到擴(kuò)展。

• SSD設(shè)備的廣泛應(yīng)用。最終，存儲(chǔ)陣列還應(yīng)該包括一些技術(shù)，如自動(dòng)化的存儲(chǔ)分層，基于I/O報(bào)告或者對(duì)于I/O在一定量或分量水平上的理解。在性能需求出現(xiàn)變化的時(shí)候，這讓數(shù)據(jù)最佳地轉(zhuǎn)移進(jìn)入SSD或從SSD中轉(zhuǎn)移出來，并且跨越一個(gè)陣列上的所有數(shù)量，讓SSD更加廣泛和容易地被應(yīng)用。

以上這些能力會(huì)在下一代陣列中經(jīng)常出現(xiàn)，因?yàn)閿U(kuò)展的時(shí)候，模式將需要更改。這種解決方案正在轉(zhuǎn)向scale-out或廣泛聚合的架構(gòu)，并且這些架構(gòu)細(xì)微地被增加到控制器性能和帶寬中。當(dāng)你全力以赴地完成SSD支持方面的工作的時(shí)候，這種架構(gòu)可以輕易地讓訪問變得廣泛，并且實(shí)際上也不限制SSD的數(shù)量。與設(shè)計(jì)之初就有對(duì)性能的限制的傳統(tǒng)陣列相比，無論怎樣進(jìn)行改變，scale-out的SSD架構(gòu)可更好地滿足企業(yè)的需求。

I/O密集型的企業(yè)的工作量沿著這條曲線走向，需要精確地調(diào)節(jié)存儲(chǔ)以在最低成本的情況下提供最佳的性能。在傳統(tǒng)的陣列那里，性能無法進(jìn)行精地確匹配，從而導(dǎo)致的結(jié)果是，要么是太多成本過高的性能，要么是影響應(yīng)用程序的一個(gè)性能。Scale-out SSD架構(gòu)可保證性能與需求保持同步。

有了固態(tài)硬盤，公司企業(yè)可以更有效地使硬盤陣列的性能和他們的需求所匹配，并且避免了不必要的購買存儲(chǔ)設(shè)備的開支。當(dāng)對(duì)諸多存儲(chǔ)陣列和軟件許可證的費(fèi)用進(jìn)行評(píng)估的時(shí)候，與傳統(tǒng)的大量沒有充分利用的磁盤組相比，單一陣列中的固態(tài)硬盤性能往往會(huì)帶來更低的成本。但是雖然固態(tài)硬盤與傳統(tǒng)架構(gòu)相比具有節(jié)約成本的優(yōu)勢(shì)，但是他們?cè)诎l(fā)揮效果方面也會(huì)同樣受到一些限制。有了合適的可擴(kuò)展的固態(tài)硬盤架構(gòu)，固態(tài)硬盤的投資成本可以被利用很多次。例如通過增加固態(tài)硬盤設(shè)備的數(shù)量，在未來的時(shí)間里，成本的增加將比之前更少。如果使用的是性能更加有限的傳統(tǒng)陣列，可擴(kuò)展固態(tài)硬盤架構(gòu)就不需要未來購買那些現(xiàn)在看來必要的價(jià)格昂貴的陣列作為補(bǔ)充。

存儲(chǔ)操作成本

在同樣的條件下，通過減少陣列的數(shù)量和必須要維護(hù)的相關(guān)軟件，減少消耗的地面空間，以及避免那些必須耗電和冷卻的重復(fù)陣列硬件，固態(tài)硬盤可優(yōu)化存儲(chǔ)的操作成本。

隨著時(shí)間的推移，通過詳細(xì)檢查這些花費(fèi)的總和，我們發(fā)現(xiàn)，總體擁有成本降低的夢(mèng)想毫無疑問可以在固態(tài)硬盤的使用中得到實(shí)現(xiàn)。有了可擴(kuò)展固態(tài)硬盤，通過降低對(duì)看似必要的多種陣列的購買需求(假設(shè)使用的是性能受限的傳統(tǒng)陣列的話)，這些優(yōu)勢(shì)可被用來提高功效。更多的是，可擴(kuò)展固態(tài)硬盤架構(gòu)還將避免遷移數(shù)據(jù)或者使用性能有限的傳統(tǒng)陣列進(jìn)行工作量劃分時(shí)的重要的操作成本。

可擴(kuò)展性

在存儲(chǔ)解決方案中，不同的架構(gòu)會(huì)產(chǎn)生巨大的差異，固態(tài)硬盤呼吁重視這一從沒被重視過的領(lǐng)域。我們的建議是：如果你希望用更多的一些價(jià)格高昂的固態(tài)硬盤來解決性能需要的話，請(qǐng)不要購買陣列。從整體考慮整個(gè)系統(tǒng)架構(gòu)，并且確保該解決方案足夠靈活，可充分將固態(tài)硬盤與你的存儲(chǔ)做法進(jìn)行兼容，同時(shí)擴(kuò)展還會(huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出你現(xiàn)有的需求。

固態(tài)硬盤技術(shù)在企業(yè)用戶中的最終成功取決于陣列的架構(gòu)。盡管Flash技術(shù)無疑將在許多類型的設(shè)備中得到廣泛地采用，但是在企業(yè)中，如果不考慮怎樣與現(xiàn)有存儲(chǔ)陣列進(jìn)行整合的話，固態(tài)硬盤設(shè)備本質(zhì)上不會(huì)釋放其全部的潛力。

更多的是，不要愚蠢地認(rèn)為塊存儲(chǔ)器可分成幾個(gè)不同的水桶(固態(tài)硬盤、光纖通道、SATA接口等)，F(xiàn)lash技術(shù)的可用性意味著陣列可以達(dá)到任何需求的要求。在現(xiàn)實(shí)世界中，傳統(tǒng)的陣列架構(gòu)可能讓用戶不能釋放其存儲(chǔ)技術(shù)的全部潛力。通過應(yīng)用固態(tài)硬盤解決存儲(chǔ)空間的性能問題，可擴(kuò)展固態(tài)硬盤將有效地利用固態(tài)硬盤提高功效。同時(shí)，可擴(kuò)展性將給更具有成本效益的固態(tài)硬盤的使用打開大門，將使固態(tài)硬盤技術(shù)的成本效益進(jìn)一步顯現(xiàn)。

雖然許多廠商都在固態(tài)硬盤解決方案市場上謀取利益，但是我們看到，一些廠商的一些解決方案正在試圖抓住架構(gòu)基本轉(zhuǎn)變的這一機(jī)遇。例如戴爾公司的EqualLogic PS6000系列陣列，Pillar公司的Axiom，EMC公司的V-Max，Atrato公司的固態(tài)硬盤解決方案，以及一些異構(gòu)虛擬化廠商DataCore，飛康公司以及IBM等。隨著越來越多的廠商加入到這一市場領(lǐng)域的激烈角逐中，可以明確的是他們的解決方案可以利用成本效益媒介靈活地?cái)U(kuò)展他們的總體單一系統(tǒng)的性能，我們期待著看到這一名單中的名字的增多。(IT專家網(wǎng))