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电气百科:固态存储发展前景广阔

2018-03-21 16:40:49         工业电器网

现代企业,信息系统的重要性已经是公司运营的命脉,信息管理人员必须仔细小心的维护信息系统的正常运作,同时还得在有限的成本压力下去提升它的工作效率。除了加快处理器的速度之外,资料存取的方法也和系统效能息息相关,随着固态存储的出现,企业级存储系统的发展方向也有了新的变化,大家都对传输速率高出传统硬盘两倍以上,同时兼具省电和抗震、可靠性高的固态存储充满了期待

现代企业,信息系统的重要性已经是公司运营的命脉,信息管理人员必须仔细小心的维护信息系统的正常运作,同时还得在有限的成本压力下去提升它的工作效率。除了加快处理器的速度之外,资料存取的方法也和系统效能息息相关,随着固态存储的出现,企业级存储系统的发展方向也有了新的变化,大家都对传输速率高出传统硬盘两倍以上,同时兼具省电和抗震、可靠性高的固态存储充满了期待。

如今IT人员也已经意识到固态存储确实有助于降低资料存取的延迟时间,从而提升应用性能。特别是那些工作负载由随机存取所主导的应用,改善的成效更为明显。事实上,固态存储的优势不止如此,当它提升了单台服务器的性能并允许服务器整合,也意味着公司可以降低对服务器的成本投资,同时由于固态存储装置所具备的低功耗、小尺寸和散热需求等特性,让整个系统的总拥有成本 (TCO)进一步降低。

固态存储逐渐打开市场

目前,用于处理时延敏感型及最关键任务应用环境的服务器已开始采用固态存储技术,在采用直接附加存储 (DAS) 的服务器市场领域中,固态存储通常被称为 Tier 0。典型的例子当属华尔街的金融机构用于满足大批量实时市场交易所采用的超高性能应用。如今,Tier 0 市场在整个 DAS 服务器市场中的份额还不足 5%。

由于固态存储器件中使用的闪存成本不断下降,因此更多的固态存储器件被部署到通常所说的 Tier 1 服务器市场。该服务器市场中的应用对随机的每秒输入/输出操作 (IOPS) 性能有较高的要求,用以更好地处理高强度的创收交易进程。一般来说,被频繁存取的活跃数据在这一层的存储时间不会超过一天。

当今市场上最常见的固态存储形式有固态硬盘 (SSD) 和完全集成固态存储模块的 PCI Express 存储适配器。SSD是一种可替代硬盘驱动器 (HDD) 的兼容型固态存储设备,能够方便地集成到采用 HDD 的现有存储环境中。与采用旋转介质的 HDD 相似,固态存储 SSD 也采用诸如 SAS、SATA 和光纤通道(Fibre Channel) 等标准存储接口。由于 PCI Express 存储适配器完全安装在服务器内部,因此它占用的空间很小,却能实现最显著的性能提升,同时,它也是最便于安装和配置的。两种固态存储设备都能够用作存储高速缓存或专用存储卷。

在企业环境中采用固态存储解决方案的主要目的是应用提速。配有 MegaRAID FastPath? SSD 优化软件的 LSI MegaRAID?控制卡或配有内置固态存储功能的 LSI WarpDrive? SLP-300 PCIe 卡均为 DAS 服务器存储市场中的主导产品。

新兴的闪存存储在企业应用中的另一个机会则是将固态存储用作高速缓存存储器。这方面的典型例子是使用 LSI MegaRAID CacheCade? 软件,将 SSD 配置为二级缓存,用以实现事务处理 I/O 性能的最大化。这种方法的优势在于可以让缓存系统先观测数据访问的模式,然后确定将什么样的数据放在固态存储设备中,从而实现最大的性能优势。

固态存储的不同解决方案

在大多数情况下,用户或者管理员不必花费太多精力来关心 SSD 容量分配的性能优化问题。缓存系统会尽量将经常访问的数据放入 SSD 缓存,让较少被访问的数据安全地存储在一个或者多个 HDD 卷上。存储在 SSD 缓存和存储在HDD 卷上的数据均受到标准 RAID 数据冗余方案的保护。对管理员或者最终用户来说,唯一要做的工作就是决定需要部署多少 SSD,然后就可以用这些 SSD 对缓存系统进行配置。

在当今的企业环境中实施固态存储最常用的方法是将其作为专用存储卷来使用,就像配置传统的旋转介质或者 HDD 的方法一样。虽然一对一替换旋转介质的成本较高,但性能提升和时延降低非常明显,特别是在需要对数据进行实时处理和分析的应用环境中,比如超低时延直接市场接入 (ULLDMA) 系统。

另一种方案是存储分级,常见于传统的大型共享存储数据中心环境,而且目前在服务器存储市场中发展势头强劲。该解决方案采用具有不同容量和性能的多种类型的存储介质。智能分级软件可以在构成整个存储池的各个存储介质卷之间动态地移动数据。这样就可以把最常访问的数据存储在性能最高的固态介质上,而将较少访问的数据分配给性价比最高的磁盘卷。

高速缓存解决方案和分级解决方案均可以采用多种方法部署,也都可以部署在主机服务器和存储子系统层级的各个层面上。将固态存储安装在服务器内或者直接附加到服务器的做法——不管是采用 PCIe 卡的形式还是采用 SSD 的形式——还具有一个优势:就是能够进一步降低存储时延。要实现尽可能高的存储性能,需要将存储资源尽量靠近服务器处理器,它们距离服务器越远,传输I/O 请求所花费的时间就越多。

无论部署哪种方案,都仍然需要保护和动态监测存储在固态存储设备中的数据。通过采用高可用性的 RAID 算法和 LSI MegaRAID SSD Guard? 等软件功能可以保护用户数据免受 SSD 驱动器故障的影响。SSD Guard 能够在检测到性能或者可靠性问题的时候自动将数据从 SSD 复制到指定的备用驱动器或新插入的驱动器中,从而确保数据的可用性。

固态存储的好处虽多,但目前仍不能完全替代硬盘。主要的原因在于它的成本仍然高出硬盘很多,而且存储容量仍然有限。因此,将固态存储用于高速缓存或分层存储是现在最具成本效益的做法。因为这两种做法只需要有限的存储容量,就能实现快速提升存储效能的目的。不过,当关键任务考虑对所有的应用数据进行访问,或者需要最大程度加强性能时,将所有的应用数据存储在专用固态存储设备上才是正确的方法。

采用固态存储用于高速缓存的方案还有一个值得一提的附加价值,那就是当繁重的工作负载从硬盘中被转移到固态存储重视,意味着硬盘本身的效能也随之被改善了。换个角度来看,过去专门负责关键任务的高效能硬盘非常昂贵,如今这个角色已转移给固态存储装置,因此只需要添加一些成本较低的一般硬盘就可以了。

虽然固态存储设备不容易出现 HDD 那样的机械故障,但值得注意的是,固态存储也会出故障,并会因读写次数的限制最终慢慢失效。因此,存储在固态存储设备中的数据仍然需要得到妥善的保护和监测。

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