企業(yè)存儲(chǔ)系統(tǒng)采用固態(tài)硬盤的四種方式

當(dāng)代企業(yè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)在設(shè)計(jì)上可應(yīng)付機(jī)械式硬盤存在的局限性，尤其是減少高延時(shí)和機(jī)械硬盤可支持的低IOPS數(shù)量的影響。而在使用固態(tài)硬盤(SSD)時(shí)，上述基本事實(shí)發(fā)生了改變，存儲(chǔ)控制器的容量限制變成了制約因素。

如果添加太多的固態(tài)硬盤，利用SSD取代硬盤驅(qū)動(dòng)器會(huì)令存儲(chǔ)系統(tǒng)無法容納。存儲(chǔ)控制器才剛剛開始適應(yīng)固態(tài)硬盤的新性能要求，目前客戶迫切需要注意存儲(chǔ)廠商能夠給他們一些固態(tài)硬盤的建議和指導(dǎo)。

下面介紹4種當(dāng)前利用固態(tài)存儲(chǔ)補(bǔ)充存儲(chǔ)系統(tǒng)的方式：

一、添加SSD硬盤代替硬盤驅(qū)動(dòng)器

利用光纖通道、串行ATA(SATA)或串行連接SCSI(SAS)接口添加SSD來取代硬盤驅(qū)動(dòng)器是向已有存儲(chǔ)陣列添加SSD支持的最容易的方式。雖然需要經(jīng)過嚴(yán)格的測(cè)試和質(zhì)檢程序，但由于廠商可以利用已經(jīng)部署的技術(shù)，因此這種方式只需要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行很少的改變。

SSD與硬盤層之間缺少自動(dòng)化數(shù)據(jù)遷移以及存儲(chǔ)控制器的性能限制是兩個(gè)最大的缺點(diǎn)。然而，這種方式為大多數(shù)廠商所采用。EMC Corp、Compellent、Fujitsu、Hewlett-Packard (HP) Co、Hitachi Data Systems、IBM、LSI Corp、Pillar Data Systems、Sun Microsystems以及許多較小的存儲(chǔ)陣列廠商除了提供硬盤之外，都提供SSD硬盤。其中的大多數(shù)廠商采用STEC公司的SSD硬盤作為他們第一代SSD.這主要由于STEC是第一家能夠滿足企業(yè)存儲(chǔ)要求的廠商。隨著像Seagate Technology這樣的硬盤廠商、Pliant Technology和SandForce等前景看好的新興廠商以及Intel公司將目標(biāo)瞄準(zhǔn)這一企業(yè)存儲(chǔ)領(lǐng)域，STEC的統(tǒng)治地位將發(fā)生改變。

二、使用NAND閃存作為存儲(chǔ)控制器中的高速緩存

NetApp和Sun利用NAND閃存作為高速緩存，克服了SSD和硬盤層之間自動(dòng)化數(shù)據(jù)遷移的軟件問題，但是這些廠商改變了產(chǎn)品的架構(gòu)來適應(yīng)NAND閃存，以消除添加太多的SSD存儲(chǔ)令他們的存儲(chǔ)陣列無法容納的可能性。通過將NAND閃存放在硬盤驅(qū)動(dòng)器的前端而不是取代硬盤，所有的數(shù)據(jù)和應(yīng)用都將從SSD中得到好處，而不僅僅是駐留在SSD層中的數(shù)據(jù)。

NetApp提供性能加速模塊(PAM)。該產(chǎn)品可以利用已有的PCI Express插槽添加到任何NetApp文件服務(wù)器中。根據(jù)控制器的不同，目前最多可以安裝5個(gè)模塊組成容量多達(dá)80G的統(tǒng)一的緩存，一年后當(dāng)更高密度的PAM卡上市時(shí)這一容量將達(dá)到512GB.

與NetApp不同，Sun在其Sun Storage 7000統(tǒng)一存儲(chǔ)系統(tǒng)中使用閃存來緩存所有的讀寫操作――不僅僅是元數(shù)據(jù)――因此擁有支持閃存的最先進(jìn)的架構(gòu)。Sun Storage 7000統(tǒng)一存儲(chǔ)系統(tǒng)在一個(gè)具有優(yōu)化的存儲(chǔ)棧和支持由DRAM緩存、SSD和機(jī)械硬盤組成的混合存儲(chǔ)池的Zettabyte文件系統(tǒng)(ZFS)的x86平臺(tái)上運(yùn)行Solaris.

固態(tài)硬盤安裝在基于DRAM的自適應(yīng)替換緩存(ARC)和SATA驅(qū)動(dòng)器之間。ZFS Intent Log (ZIL)被寫入到寫操作優(yōu)化的SSD中。ZIL記錄寫操作日志，使文件系統(tǒng)可以從系統(tǒng)故障中恢復(fù)。L2ARC緩存包含讀操作優(yōu)化的SSD，以擴(kuò)展基于DRAM的ARC緩存來進(jìn)行讀操作;L2ARC規(guī)?？梢赃_(dá)到數(shù)百G字節(jié)，其目的是將工作數(shù)據(jù)保持在內(nèi)存中來最大限度地減少硬盤存取。據(jù)Sun說，混合存儲(chǔ)池使Sun Storage 7000統(tǒng)一存儲(chǔ)系統(tǒng)可以支持800，000以上的IOPS.

三、在服務(wù)器上而不是存儲(chǔ)控制器中采用NAND閃存

雖然Sun Storage 7000統(tǒng)一存儲(chǔ)系統(tǒng)是一種獨(dú)立系統(tǒng)，但它為那些認(rèn)為閃存屬于服務(wù)器而非存儲(chǔ)控制器的人提供了論據(jù)。Fusion-io公司首席技術(shù)官David Flynn解釋說：正如L2緩存擴(kuò)展了CPU中的內(nèi)存，DRAM擴(kuò)展了L2緩存一樣，閃存用于擴(kuò)展DRAM. Fusion-io ioDrive 和ioDrive Duo NAND閃存PCI Express卡為服務(wù)器提供直接連接存儲(chǔ)(DAS)。作為一家也銷售存儲(chǔ)產(chǎn)品的服務(wù)器公司，Sun同意服務(wù)器是使用閃存的合適的地方的觀點(diǎn)。Sun公司的Cornwell說：閃存是服務(wù)器架構(gòu)的游戲改變者，下一代服務(wù)器將利用閃存擴(kuò)展DRAM緩存。

四、獨(dú)立SSD陣列

利用與傳統(tǒng)破除存儲(chǔ)陣列并行運(yùn)行的基于SSD的存儲(chǔ)系統(tǒng)補(bǔ)充硬盤陣列是向存儲(chǔ)環(huán)境添加固態(tài)存儲(chǔ)的破壞性最小的方式。獨(dú)立SSD陣列的領(lǐng)先廠商是Texas Memory Systems公司。這家公司除了提供基于DRAM和NAND閃存的SSD陣列外，還直接和通過與BlueArc、NetApp以及其他公司的OEM關(guān)系銷售RamSan產(chǎn)品系列。在缺點(diǎn)方面，獨(dú)立固態(tài)系統(tǒng)不能利用已有的陣列組件，因此成本可能更高。此外，它們與硬盤層的集成程度不如其它架構(gòu)方式，從而使克服固態(tài)硬盤與硬盤層之間的數(shù)據(jù)遷移挑戰(zhàn)變得更加困難。

編輯：博子