HDD与SSD华山论剑:各有千秋

日期: 2011-06-21 来源:TechTarget中国

一段时间以来,NAS系统性能评测基准SPECsfs2008的排行榜上不断碰撞出激情四溢的火花。今年二月,IBM 在其SONAS系统上装载1975块HDD,率先在NFS评测中夺魁,打破了HP保持近10个月之久的性能记录;三月EMC VNX5700打破常规,分别采用 436 块SSD和560 块SSD创下NFS和CIFS两项记录,不仅将SPECsfs2008性能测试记录提升到60万OPS档次,同时还将NAS系统性能竞争拖入到冷兵器(传统硬盘)与热兵器(SSD)较量的时代;四月初华为赛门铁克N8500使用1728块 HDD将NFS和CIFS记录再次改写,给原本已经纷纷扰扰的NAS领域投下了一枚重磅炸弹。短短三个月时间内,SPECsfs基准性能第一的头衔已数次易主,HDD与SSD在这个舞台上演着速度与激情的较量。

然而在欣赏着这些灌装了HDD和SSD力量之源、并通过充分调校的“F1赛车”在SPEC赛道上飞驰时,作为用户,可能更希望了解的是,HDD和SSD谁更适合自己?谁更能真正满足自己的应用需求?毕竟,实用性和价格都是不可回避的两个问题。让我们试着通过对前三甲测试结果的分析,找到一些答案。

从SPEC-SFS2008认证看HDD与SSD之争  
      
表一:测试结果对比

实力不相上下

首先我们要介绍一下SPECsfs2008基准。SPECsfs2008基准通过两种完全不同的业务负载分别度量NFS和CIFS文件服务器的性能。这两种负载是通过对数以万计实际在线运行的NFS和CIFS文件服务器的业务特点进行研究、采样和分析得出的,是对当前文件服务器应用领域典型应用的综合抽象,因此成为了评判文件服务器性能的权威基准。

从测试结果来看,装载着HDD的华为赛门铁克N8500和装载着SSD的EMC VNX5700,在NFS和CIFS两种基准构造的完全不同的测试场景中均有优异的性能表现,说明HDD与SSD均有足够的实力胜任不同NAS应用中的高性能需求。

SSD NAS系统看上去很美

通过测试配置的对比,我们会发现一个很有意思的现象。华为赛门铁克和IBM 在SPEC测试中搭建的HDD NAS系统可以用豪华来形容。为了能充分发挥HDD燃料的性能,NAS引擎武装到了牙齿。不管是在节点数量、内存数量还是在硬盘数量方面,都展示着强壮的肌肉。就像两辆重型的装甲车呼啸在赛道上,在惊叹他们的性能之余,多少给人一种过度臃肿的感觉。

采用了新型能源的EMC SSD NAS系统则显得非常的简洁轻盈,5个NAS引擎,装载240GB内存,却提供了惊人的66万OPS的输出能力,它在SPEC的舞台上轻舞飞扬。
在测试环境的规模和NAS引擎配置简约程度上,SSD系统可谓占尽了上风。可以猜想,在能耗方面SSD NAS系统与HDD NAS系统相比应该也有不俗表现。这一切似乎看上去很美!

性能旗鼓相当

SPECsfs2008基准所构造文件集的60%左右是不大于16KB的小文件,测试读写访问70%以上的数据块不大于16KB,这些高强度的随机小IO访问是传统机械硬盘的噩梦,却是SSD最擅长的。

但是,当需要进行机械旋转寻道的传统硬盘,遭遇在性能上几十倍甚至百倍领先的“速跑健将”SSD时 ,是否意味着必败呢?非也。其主要原因在于,高效的缓存机制和贴合硬盘工作方式的IO调度算法成为HDD的救命稻草。我们可以通过对比SPEC NFS前三甲的性能与延迟曲线看出一些端倪:

从SPEC-SFS2008认证看HDD与SSD之争
 
图一:SPECsfs2008_nfs.v3性能/延迟对比

SPEC认证要求被测设备至少需测试出10个以上负载递增压力点下的性能,通过这些压力点的性能延迟变化曲线来综合评估产品的表现;此外,它也是一种压力测试,可以通过对系统不断加大压力来验证系统的整体稳定性。

曲线体现的第一个要素是延迟的变化速率。平均延迟越低,说明系统处理速度越快,性能也就越优异。从延迟曲线我们不难看出,随着负载的增加,装载着HDD的华为赛门铁克N8500的延迟增长很缓慢,并逐步超越EMC系统取得了胜利。是什么原因让传统硬盘追赶上了SSD的步伐呢?原来,系统高效的缓存与调度机制创造了这样的奇迹!

曲线体现的第二个要素是系统的瓶颈。随着测试负载的增加,系统IO处理的平均延迟会逐渐增大。当负载增加到一定程度,系统到达性能的瓶颈时,性能将不会继续增加,而同时延迟将会突然提升,在性能延迟曲线上呈现的就是一个拐点。性能延迟曲线越贴近主坐标轴、曲线越平滑,说明系统的性能越稳定,可继续向上拔高的潜力也越大。从上图的延迟曲线我们可以看出,装载HDD的NAS系统可以与装载SSD的NAS系统同样稳定。

美丽的代价很沉重

一个大规模NAS系统的价格主要由存储介质的价格决定,除了直观的产品性能之外,获得这些产品需要付出的“银两”,也是用户最为关心的。我们从存储介质入手,对各厂商测试配置的价格进行了简单的估算。

当前,SAS接口的SSD的价格大致在2~3万元RMB左右,FC、SAS HDD的价格大致在2~3千元RMB左右。按SPEC NFS基准前三甲测试时使用的存储介质进行估算,以下是大致结果:

从SPEC-SFS2008认证看HDD与SSD之争
 
图二:SPECsfs2008_nfs.v3认证配置价格对比

从上图可以看出,为了追求高性能搭载SSD的系统所付出的代价是昂贵的。

遐想与展望

就存储介质而言,SSD以其高性能和高可靠性引领着存储行业的革命方向。然而,它同时也面临着高成本和低容量的尴尬困境,而这恰恰是传统硬盘的长项。SSD与传统硬盘势必还会继续并存较长的一段时间,两者的较量会不断激化。NAS系统如何在维持高性价比的同时满足用户对高性能的需求,将是NAS系统生产厂商不断研究的课题。是选择SSD、传统硬盘,还是巧妙地利用两者的优势?用户可以根据实际需求做出自己的判断。

存储系统性能竞赛的硝烟还远未散去,相信未来会有更多的高性能存储产品或精妙的设计通过SPECsfc、SPC这样的平台展现在大家的眼前。我们期待着持续不断的良性竞争将为用户带来更大的利益。让我们翘首企盼!

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