四種閃存設(shè)計(jì)優(yōu)劣點(diǎn)分析

由于閃存比傳統(tǒng)媒介有著更為明顯的優(yōu)勢(shì)，在過去一年里，閃存的普及率開始飆升。不過，我們總是很難判斷不同閃存產(chǎn)品之間的區(qū)別。在本文中，我們對(duì)四種常見閃存設(shè)計(jì)部署方法進(jìn)行了分析，它們都有各自的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。

首先，讓我們看看服務(wù)器中的PCIe閃存卡以及將閃存作為系統(tǒng)內(nèi)存擴(kuò)展的軟件。這些卡很適合需要進(jìn)行低延遲性高性能數(shù)據(jù)庫(kù)訪問的應(yīng)用程序。

基于非常高性能的需求，數(shù)據(jù)通常是作為塊移動(dòng)到應(yīng)用程序。與傳統(tǒng)的磁盤I/O相比，這種閃存卡的延遲性更低，每IOPS成本也很低。由于NFS不是用于數(shù)據(jù)訪問的主要協(xié)議，青睞于這種閃存卡的通常是對(duì)延遲很敏感的用戶。

這種方法的缺點(diǎn)是，它不是共享存儲(chǔ)模型;服務(wù)器必須配備閃存卡才能受益。其次，它將占用大量CPU，因?yàn)楹膿p均衡和疏導(dǎo)算法需要大量的處理器周期。第三，對(duì)于一些客戶而言，PCIe插槽值得關(guān)注。在考慮如何配置服務(wù)器時(shí)，所有這些因素都需要考慮到，確保足夠的處理器和PCIe插槽支持。

第二種設(shè)計(jì)方法是完全從閃存中建立存儲(chǔ)陣列，這些作為SAN上的共享存儲(chǔ)目標(biāo)。你不會(huì)購(gòu)買這些系統(tǒng)來(lái)加速或者取代NAS，但你可以支持NFS緩存，只要閃存陣列位于NFS網(wǎng)關(guān)服務(wù)器旁。加入這一個(gè)網(wǎng)關(guān)所增加的延遲性對(duì)于性能敏感的環(huán)境并不是那么理想。純SAN模式得到了延遲敏感環(huán)境(例如金融市場(chǎng))供應(yīng)商的青睞，他們希望用它來(lái)取代傳統(tǒng)存儲(chǔ)。

除了性能外，該存儲(chǔ)管理工具往往有些滯后。這些系統(tǒng)的主要缺點(diǎn)之一是存儲(chǔ)陣列中的處理器利用率。這很可能是限制可擴(kuò)展性的瓶頸。一旦處理器利用率達(dá)到 100%，無(wú)論再安裝多少個(gè)閃存，該系統(tǒng)將無(wú)法產(chǎn)生增量I/O。更好的辦法是將閃存用于存儲(chǔ)合適的數(shù)據(jù)，而對(duì)于其他數(shù)據(jù)，使用較便宜的媒介。老舊或不太重要的數(shù)據(jù)不需要像“熱數(shù)據(jù)”一樣高的IOPS。

第三種設(shè)計(jì)方法具有變色龍般的特質(zhì)，它既可以作為卸載NAS或文件服務(wù)器的直寫式緩存設(shè)備，也可以作為文件服務(wù)器。作為文件服務(wù)器時(shí)，它被定位為提供性能給用戶的邊緣NAS(Edge NAS)，這個(gè)設(shè)備后還會(huì)有一個(gè)后端NAS來(lái)存儲(chǔ)所有數(shù)據(jù)。活動(dòng)數(shù)據(jù)不會(huì)移動(dòng)到邊緣NAS，而是復(fù)制到邊緣NAS，這種方法利用更快的媒介來(lái)為用戶提高性能。

這種產(chǎn)品是節(jié)點(diǎn)(可形成集群)的形式存在，節(jié)點(diǎn)被配置了DRAM、NVRAM以及高性能SAS硬盤驅(qū)動(dòng)器或閃存。這些節(jié)點(diǎn)形成一個(gè)高性能集群，可作為全局命名空間(Global Name Space)來(lái)管理。

數(shù)據(jù)可以移動(dòng)到不同集群的邊緣NAS節(jié)點(diǎn)，以減少與WAN相關(guān)的延遲性。寫入數(shù)據(jù)可以立即轉(zhuǎn)到后端文件管理器(直寫式緩存模式)，或者“存儲(chǔ)”在集群上，并在設(shè)定的時(shí)間間隔內(nèi)，寫入塊將被轉(zhuǎn)回來(lái)。在這種模式中不存在任何形式的WAN優(yōu)化，無(wú)論是重復(fù)數(shù)據(jù)還是壓縮。

這種設(shè)計(jì)方法的優(yōu)點(diǎn)是，當(dāng)后端文件管理器無(wú)法產(chǎn)生IOPS時(shí)，它可以為用戶產(chǎn)生增量性能。隨著時(shí)間的推移，它還可以發(fā)展成為強(qiáng)大的完整功能的NAS產(chǎn)品。但這個(gè)模式中對(duì)后端NAS的使用是暫時(shí)的。

這個(gè)設(shè)計(jì)的主要缺點(diǎn)是它沒有被優(yōu)化為純粹的緩存解決方案，并且當(dāng)它被用作文件服務(wù)器，會(huì)影響現(xiàn)有的NAS。如果在這種模式下寫入，后端NAS不能接收，并將執(zhí)行復(fù)制。對(duì)于那些尋求具有成本效益的集群模式的人而言，這種方法更加適用，特別是當(dāng)這些產(chǎn)品演變成全功能NAS設(shè)備而不需要依賴于其他后端存儲(chǔ)后。

第四種設(shè)計(jì)是NFS加速設(shè)備。在這種設(shè)計(jì)中，閃存被用作高速緩存，而不是存儲(chǔ)。該設(shè)備包含DRAM和閃存作為活動(dòng)數(shù)據(jù)的緩存，基于LRU和數(shù)據(jù)加速技術(shù)，包含10GbE加速硬件。

這種加速技術(shù)進(jìn)行了優(yōu)化來(lái)處理NFS請(qǐng)求，以及在最小延遲和CPU利用率的情況下獲取數(shù)據(jù)。該設(shè)備位于NAS旁，作為性能Read和NFS元數(shù)據(jù)高速緩存和加速器。基于典型的NFS混合，這種模式中的設(shè)備吸收了90%的NFS流量，而不需要文件管理器來(lái)做。

在這種模式下，設(shè)備可以支持多個(gè)文件管理器，而不只是一個(gè)，所以它具有可共享和可擴(kuò)展性。這樣做的目的是提供周期給NAS，以提供性能到應(yīng)用程序以及延長(zhǎng)壽命。其優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單性和具有成本效益的性能。缺點(diǎn)包括無(wú)法緩存CIFS流量，以及依賴后端NAS來(lái)處理非緩存操作。如果文件管理器遇到瓶頸，可能會(huì)造成暫時(shí)的延遲。但在很多客戶端訪問大量相同數(shù)據(jù)的環(huán)境，當(dāng)緩存增加時(shí)，這不會(huì)是問題。