固態(tài)存儲進(jìn)一步提升企業(yè)IT應用性能

固態(tài)存儲的新機遇

        在今天的企業(yè)中，信息系統的重要性已經(jīng)是公司運營(yíng)的命脈，信息管理人員必須仔細小心的維護信息系統的正常運作，同時(shí)還得在有限的成本壓力下去提升它的工作效率。除了加快處理器的速度之外，資料存取的方法也和系統效能息息相關(guān)，隨著(zhù)固態(tài)存儲的出現，企業(yè)級存儲系統的發(fā)展方向也有了新的變化，大家都對傳輸速率高出傳統硬盤(pán)兩倍以上，同時(shí)兼具省電和抗震、可靠性高的固態(tài)存儲充滿(mǎn)了期待。

        如今IT人員也已經(jīng)意識到固態(tài)存儲確實(shí)有助于降低資料存取的延遲時(shí)間，從而提升應用性能。特別是那些工作負載由隨機存取所主導的應用，改善的成效更為明顯。事實(shí)上，固態(tài)存儲的優(yōu)勢不止如此，當它提升了單臺服務(wù)器的性能并允許服務(wù)器整合，也意味著(zhù)公司可以降低對服務(wù)器的成本投資，同時(shí)由于固態(tài)存儲裝置所具備的低功耗、小尺寸和散熱需求等特性，讓整個(gè)系統的總擁有成本 (TCO)進(jìn)一步降低。

固態(tài)存儲逐漸打開(kāi)市場(chǎng)

        目前，用于處理時(shí)延敏感型及最關(guān)鍵任務(wù)應用環(huán)境的服務(wù)器已開(kāi)始采用固態(tài)存儲技術(shù)，在采用直接附加存儲 (DAS) 的服務(wù)器市場(chǎng)領(lǐng)域中，固態(tài)存儲通常被稱(chēng)為 Tier 0。典型的例子當屬華爾街的金融機構用于滿(mǎn)足大批量實(shí)時(shí)市場(chǎng)交易所采用的超高性能應用。如今，Tier 0 市場(chǎng)在整個(gè) DAS 服務(wù)器市場(chǎng)中的份額還不足 5%。

        由于固態(tài)存儲器件中使用的閃存成本不斷下降，因此更多的固態(tài)存儲器件被部署到通常所說(shuō)的 Tier 1 服務(wù)器市場(chǎng)。該服務(wù)器市場(chǎng)中的應用對隨機的每秒輸入/輸出操作 (IOPS) 性能有較高的要求，用以更好地處理高強度的創(chuàng )收交易進(jìn)程。一般來(lái)說(shuō)，被頻繁存取的活躍數據在這一層的存儲時(shí)間不會(huì )超過(guò)一天。

         當今市場(chǎng)上最常見(jiàn)的固態(tài)存儲形式有固態(tài)硬盤(pán) (SSD) 和完全集成固態(tài)存儲模塊的 PCI Express 存儲適配器。SSD是一種可替代硬盤(pán)驅動(dòng)器 (HDD) 的兼容型固態(tài)存儲設備，能夠方便地集成到采用 HDD 的現有存儲環(huán)境中。與采用旋轉介質(zhì)的 HDD 相似，固態(tài)存儲 SSD 也采用諸如 SAS、SATA 和光纖通道(Fibre Channel) 等標準存儲接口。由于 PCI Express 存儲適配器完全安裝在服務(wù)器內部，因此它占用的空間很小，卻能實(shí)現最顯著(zhù)的性能提升，同時(shí)，它也是最便于安裝和配置的。兩種固態(tài)存儲設備都能夠用作存儲高速緩存或專(zhuān)用存儲卷。

        在企業(yè)環(huán)境中采用固態(tài)存儲解決方案的主要目的是應用提速。配有 MegaRAID FastPath™ SSD 優(yōu)化軟件的 LSI MegaRAID® 控制卡或配有內置固態(tài)存儲功能的 LSI WarpDrive™ SLP-300 PCIe 卡均為  DAS  服務(wù)器存儲市場(chǎng)中的主導產(chǎn)品。

        新興的閃存存儲在企業(yè)應用中的另一個(gè)機會(huì )則是將固態(tài)存儲用作高速緩存存儲器。這方面的典型例子是使用 LSI MegaRAID CacheCade™ 軟件，將 SSD 配置為二級緩存，用以實(shí)現事務(wù)處理 I/O 性能的最大化。這種方法的優(yōu)勢在于可以讓緩存系統先觀(guān)測數據訪(fǎng)問(wèn)的模式，然后確定將什么樣的數據放在固態(tài)存儲設備中，從而實(shí)現最大的性能優(yōu)勢。

固態(tài)存儲的不同解決方案

        在大多數情況下，用戶(hù)或者管理員不必花費太多精力來(lái)關(guān)心 SSD 容量分配的性能優(yōu)化問(wèn)題。緩存系統會(huì )盡量將經(jīng)常訪(fǎng)問(wèn)的數據放入 SSD 緩存，讓較少被訪(fǎng)問(wèn)的數據安全地存儲在一個(gè)或者多個(gè) HDD 卷上。存儲在 SSD 緩存和存儲在HDD 卷上的數據均受到標準 RAID 數據冗余方案的保護。對管理員或者最終用戶(hù)來(lái)說(shuō)，唯一要做的工作就是決定需要部署多少 SSD，然后就可以用這些 SSD 對緩存系統進(jìn)行配置。

        在當今的企業(yè)環(huán)境中實(shí)施固態(tài)存儲最常用的方法是將其作為專(zhuān)用存儲卷來(lái)使用，就像配置傳統的旋轉介質(zhì)或者 HDD 的方法一樣。雖然一對一替換旋轉介質(zhì)的成本較高，但性能提升和時(shí)延降低非常明顯，特別是在需要對數據進(jìn)行實(shí)時(shí)處理和分析的應用環(huán)境中，比如超低時(shí)延直接市場(chǎng)接入 (ULLDMA) 系統。

        另一種方案是存儲分級，常見(jiàn)于傳統的大型共享存儲數據中心環(huán)境，而且目前在服務(wù)器存儲市場(chǎng)中發(fā)展勢頭強勁。該解決方案采用具有不同容量和性能的多種類(lèi)型的存儲介質(zhì)。智能分級軟件可以在構成整個(gè)存儲池的各個(gè)存儲介質(zhì)卷之間動(dòng)態(tài)地移動(dòng)數據。這樣就可以把最常訪(fǎng)問(wèn)的數據存儲在性能最高的固態(tài)介質(zhì)上，而將較少訪(fǎng)問(wèn)的數據分配給性?xún)r(jià)比最高的磁盤(pán)卷。
  
        高速緩存解決方案和分級解決方案均可以采用多種方法部署，也都可以部署在主機服務(wù)器和存儲子系統層級的各個(gè)層面上。將固態(tài)存儲安裝在服務(wù)器內或者直接附加到服務(wù)器的做法——不管是采用 PCIe 卡的形式還是采用 SSD 的形式——還具有一個(gè)優(yōu)勢：就是能夠進(jìn)一步降低存儲時(shí)延。要實(shí)現盡可能高的存儲性能，需要將存儲資源盡量靠近服務(wù)器處理器，它們距離服務(wù)器越遠，傳輸 I/O 請求所花費的時(shí)間就越多。

        無(wú)論部署哪種方案，都仍然需要保護和動(dòng)態(tài)監測存儲在固態(tài)存儲設備中的數據。通過(guò)采用高可用性的 RAID 算法和 LSI MegaRAID SSD Guard 等軟件功能可以保護用戶(hù)數據免受 SSD 驅動(dòng)器故障的影響。SSD Guard 能夠在檢測到性能或者可靠性問(wèn)題的時(shí)候自動(dòng)將數據從 SSD 復制到指定的備用驅動(dòng)器或新插入的驅動(dòng)器中，從而確保數據的可用性。

        固態(tài)存儲的好處雖多，但目前仍不能完全替代硬盤(pán)。主要的原因在于它的成本仍然高出硬盤(pán)很多，而且存儲容量仍然有限。因此，將固態(tài)存儲用于高速緩存或分層存儲是現在最具成本效益的做法。因為這兩種做法只需要有限的存儲容量，就能實(shí)現快速提升存儲效能的目的。不過(guò)，當關(guān)鍵任務(wù)考慮對所有的應用數據進(jìn)行訪(fǎng)問(wèn)，或者需要最大程度加強性能時(shí)，將所有的應用數據存儲在專(zhuān)用固態(tài)存儲設備上才是正確的方法。

        采用固態(tài)存儲用于高速緩存的方案還有一個(gè)值得一提的附加價(jià)值，那就是當繁重的工作負載從硬盤(pán)中被轉移到固態(tài)存儲重視，意味著(zhù)硬盤(pán)本身的效能也隨之被改善了。換個(gè)角度來(lái)看，過(guò)去專(zhuān)門(mén)負責關(guān)鍵任務(wù)的高效能硬盤(pán)非常昂貴，如今這個(gè)角色已轉移給固態(tài)存儲裝置，因此只需要添加一些成本較低的一般硬盤(pán)就可以了。

結論

        雖然固態(tài)存儲設備不容易出現 HDD 那樣的機械故障，但值得注意的是，固態(tài)存儲也會(huì )出故障，并會(huì )因讀寫(xiě)次數的限制最終慢慢失效。因此，存儲在固態(tài)存儲設備中的數據仍然需要得到妥善的保護和監測。

        從長(cháng)遠來(lái)看，固態(tài)存儲每千兆字節（或者容量）的成本將繼續下降，性能將持續提高，這種趨勢會(huì )繼續加快固態(tài)存儲的普及，豐富其使用模型，同時(shí)引發(fā)創(chuàng )新性解決方案的涌現。