固態(tài)存儲(chǔ)進(jìn)一步提升企業(yè)IT應(yīng)用性能

固態(tài)存儲(chǔ)的新機(jī)遇

        在今天的企業(yè)中，信息系統(tǒng)的重要性已經(jīng)是公司運(yùn)營(yíng)的命脈，信息管理人員必須仔細(xì)小心的維護(hù)信息系統(tǒng)的正常運(yùn)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(tǒng)效能息息相關(guān)，隨著固態(tài)存儲(chǔ)的出現(xiàn)，企業(yè)級(jí)存儲(chǔ)系統(tǒng)的發(fā)展方向也有了新的變化，大家都對(duì)傳輸速率高出傳統(tǒng)硬盤兩倍以上，同時(shí)兼具省電和抗震、可靠性高的固態(tài)存儲(chǔ)充滿了期待。

        如今IT人員也已經(jīng)意識(shí)到固態(tài)存儲(chǔ)確實(shí)有助于降低資料存取的延遲時(shí)間，從而提升應(yīng)用性能。特別是那些工作負(fù)載由隨機(jī)存取所主導(dǎo)的應(yīng)用，改善的成效更為明顯。事實(shí)上，固態(tài)存儲(chǔ)的優(yōu)勢(shì)不止如此，當(dāng)它提升了單臺(tái)服務(wù)器的性能并允許服務(wù)器整合，也意味著公司可以降低對(duì)服務(wù)器的成本投資，同時(shí)由于固態(tài)存儲(chǔ)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(tǒng)的總擁有成本 (TCO)進(jìn)一步降低。

固態(tài)存儲(chǔ)逐漸打開市場(chǎng)

        目前，用于處理時(shí)延敏感型及最關(guān)鍵任務(wù)應(yīng)用環(huán)境的服務(wù)器已開始采用固態(tài)存儲(chǔ)技術(shù)，在采用直接附加存儲(chǔ) (DAS) 的服務(wù)器市場(chǎng)領(lǐng)域中，固態(tài)存儲(chǔ)通常被稱為 Tier 0。典型的例子當(dāng)屬華爾街的金融機(jī)構(gòu)用于滿足大批量實(shí)時(shí)市場(chǎng)交易所采用的超高性能應(yīng)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(chǔ)器件中使用的閃存成本不斷下降，因此更多的固態(tài)存儲(chǔ)器件被部署到通常所說的 Tier 1 服務(wù)器市場(chǎng)。該服務(wù)器市場(chǎng)中的應(yīng)用對(duì)隨機(jī)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(qiáng)度的創(chuàng)收交易進(jìn)程。一般來說，被頻繁存取的活躍數(shù)據(jù)在這一層的存儲(chǔ)時(shí)間不會(huì)超過一天。

         當(dāng)今市場(chǎng)上最常見的固態(tài)存儲(chǔ)形式有固態(tài)硬盤 (SSD) 和完全集成固態(tài)存儲(chǔ)模塊的 PCI Express 存儲(chǔ)適配器。SSD是一種可替代硬盤驅(qū)動(dòng)器 (HDD) 的兼容型固態(tài)存儲(chǔ)設(shè)備，能夠方便地集成到采用 HDD 的現(xiàn)有存儲(chǔ)環(huán)境中。與采用旋轉(zhuǎn)介質(zhì)的 HDD 相似，固態(tài)存儲(chǔ) SSD 也采用諸如 SAS、SATA 和光纖通道(Fibre Channel) 等標(biāo)準(zhǔn)存儲(chǔ)接口。由于 PCI Express 存儲(chǔ)適配器完全安裝在服務(wù)器內(nèi)部，因此它占用的空間很小，卻能實(shí)現(xiàn)最顯著的性能提升，同時(shí)，它也是最便于安裝和配置的。兩種固態(tài)存儲(chǔ)設(shè)備都能夠用作存儲(chǔ)高速緩存或?qū)Ｓ么鎯?chǔ)卷。

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

        新興的閃存存儲(chǔ)在企業(yè)應(yīng)用中的另一個(gè)機(jī)會(huì)則是將固態(tài)存儲(chǔ)用作高速緩存存儲(chǔ)器。這方面的典型例子是使用 LSI MegaRAID CacheCade™ 軟件，將 SSD 配置為二級(jí)緩存，用以實(shí)現(xiàn)事務(wù)處理 I/O 性能的最大化。這種方法的優(yōu)勢(shì)在于可以讓緩存系統(tǒng)先觀測(cè)數(shù)據(jù)訪問的模式，然后確定將什么樣的數(shù)據(jù)放在固態(tài)存儲(chǔ)設(shè)備中，從而實(shí)現(xiàn)最大的性能優(yōu)勢(shì)。

固態(tài)存儲(chǔ)的不同解決方案

        在大多數(shù)情況下，用戶或者管理員不必花費(fèi)太多精力來關(guān)心 SSD 容量分配的性能優(yōu)化問題。緩存系統(tǒng)會(huì)盡量將經(jīng)常訪問的數(shù)據(jù)放入 SSD 緩存，讓較少被訪問的數(shù)據(jù)安全地存儲(chǔ)在一個(gè)或者多個(gè) HDD 卷上。存儲(chǔ)在 SSD 緩存和存儲(chǔ)在HDD 卷上的數(shù)據(jù)均受到標(biāo)準(zhǔn) RAID 數(shù)據(jù)冗余方案的保護(hù)。對(duì)管理員或者最終用戶來說，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(duì)緩存系統(tǒng)進(jìn)行配置。

        在當(dāng)今的企業(yè)環(huán)境中實(shí)施固態(tài)存儲(chǔ)最常用的方法是將其作為專用存儲(chǔ)卷來使用，就像配置傳統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)介質(zhì)或者 HDD 的方法一樣。雖然一對(duì)一替換旋轉(zhuǎn)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(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)處理和分析的應(yīng)用環(huán)境中，比如超低時(shí)延直接市場(chǎng)接入 (ULLDMA) 系統(tǒng)。

        另一種方案是存儲(chǔ)分級(jí)，常見于傳統(tǒng)的大型共享存儲(chǔ)數(shù)據(jù)中心環(huán)境，而且目前在服務(wù)器存儲(chǔ)市場(chǎng)中發(fā)展勢(shì)頭強(qiáng)勁。該解決方案采用具有不同容量和性能的多種類型的存儲(chǔ)介質(zhì)。智能分級(jí)軟件可以在構(gòu)成整個(gè)存儲(chǔ)池的各個(gè)存儲(chǔ)介質(zhì)卷之間動(dòng)態(tài)地移動(dòng)數(shù)據(jù)。這樣就可以把最常訪問的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在性能最高的固態(tài)介質(zhì)上，而將較少訪問的數(shù)據(jù)分配給性價(jià)比最高的磁盤卷。
  
        高速緩存解決方案和分級(jí)解決方案均可以采用多種方法部署，也都可以部署在主機(jī)服務(wù)器和存儲(chǔ)子系統(tǒng)層級(jí)的各個(gè)層面上。將固態(tài)存儲(chǔ)安裝在服務(wù)器內(nèi)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(shì)：就是能夠進(jìn)一步降低存儲(chǔ)時(shí)延。要實(shí)現(xiàn)盡可能高的存儲(chǔ)性能，需要將存儲(chǔ)資源盡量靠近服務(wù)器處理器，它們距離服務(wù)器越遠(yuǎn)，傳輸 I/O 請(qǐng)求所花費(fèi)的時(shí)間就越多。

        無論部署哪種方案，都仍然需要保護(hù)和動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)存儲(chǔ)在固態(tài)存儲(chǔ)設(shè)備中的數(shù)據(jù)。通過采用高可用性的 RAID 算法和 LSI MegaRAID SSD Guard 等軟件功能可以保護(hù)用戶數(shù)據(jù)免受 SSD 驅(qū)動(dòng)器故障的影響。SSD Guard 能夠在檢測(cè)到性能或者可靠性問題的時(shí)候自動(dòng)將數(shù)據(jù)從 SSD 復(fù)制到指定的備用驅(qū)動(dòng)器或新插入的驅(qū)動(dòng)器中，從而確保數(shù)據(jù)的可用性。

        固態(tài)存儲(chǔ)的好處雖多，但目前仍不能完全替代硬盤。主要的原因在于它的成本仍然高出硬盤很多，而且存儲(chǔ)容量仍然有限。因此，將固態(tài)存儲(chǔ)用于高速緩存或分層存儲(chǔ)是現(xiàn)在最具成本效益的做法。因?yàn)檫@兩種做法只需要有限的存儲(chǔ)容量，就能實(shí)現(xiàn)快速提升存儲(chǔ)效能的目的。不過，當(dāng)關(guān)鍵任務(wù)考慮對(duì)所有的應(yīng)用數(shù)據(jù)進(jìn)行訪問，或者需要最大程度加強(qiáng)性能時(shí)，將所有的應(yīng)用數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在專用固態(tài)存儲(chǔ)設(shè)備上才是正確的方法。

        采用固態(tài)存儲(chǔ)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(dāng)繁重的工作負(fù)載從硬盤中被轉(zhuǎn)移到固態(tài)存儲(chǔ)重視，意味著硬盤本身的效能也隨之被改善了。換個(gè)角度來看，過去專門負(fù)責(zé)關(guān)鍵任務(wù)的高效能硬盤非常昂貴，如今這個(gè)角色已轉(zhuǎn)移給固態(tài)存儲(chǔ)裝置，因此只需要添加一些成本較低的一般硬盤就可以了。

結(jié)論

        雖然固態(tài)存儲(chǔ)設(shè)備不容易出現(xiàn) HDD 那樣的機(jī)械故障，但值得注意的是，固態(tài)存儲(chǔ)也會(huì)出故障，并會(huì)因讀寫次數(shù)的限制最終慢慢失效。因此，存儲(chǔ)在固態(tài)存儲(chǔ)設(shè)備中的數(shù)據(jù)仍然需要得到妥善的保護(hù)和監(jiān)測(cè)。

        從長(zhǎng)遠(yuǎn)來看，固態(tài)存儲(chǔ)每千兆字節(jié)（或者容量）的成本將繼續(xù)下降，性能將持續(xù)提高，這種趨勢(shì)會(huì)繼續(xù)加快固態(tài)存儲(chǔ)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(xiàn)。