科技的发展遵循可预测的进化。在开始的时候，新功能以一种“排外”的竞争姿态，只是由一个或者很少的几个公司提供，紧接着通过激烈的高度差异化产品的行业竞争，最终形成包含在大多数产品中的“基本配置”。存储分层技术以及更加独特的自动存储分层技术，已经成为这样一种基本配置了。即便如此，当涉及到评价竞争对手的解决方案时，它们之间的显著差异还是为存储管理者提供了一个令人垂涎的选择。这个差异对于正在寻找最佳产品的企业来讲是相当重要的，其中分层数据存储就是一个重要的需求。

所有的分层产品有一些共同的特点。首先，当然也是最低限度，磁盘阵列会把多种类型的物理介质进行大量的组合排列，通常包括固态硬盘、高性能硬盘（包括光纤通道硬盘或者 SAS 硬盘）和大容量硬盘。其次，系统包含了数据从某个物理层移动到其它层的规则和方法的软件。尽管这些功能都是最基本的功能要求，但其在实施部署的方法上仍存在巨大的变化。

固态存储驱动器层

采用分层技术的重要驱动者就是固态存储或者叫固态硬盘（SSD）的出现。早期的分层技术围绕着第一层（光纤通道硬盘）、第二层（SAS硬盘）以及第三层（SATA硬盘），由于使用者无法准确区分热点数据从而导致了失败。因此，许多采用了分层技术的磁盘阵列为了保证足够的性能，需要把80%保留在第一层。剩余20%所带来的成本节省，根本无法平衡其所增加的复杂性和消耗的努力。SSD 的出现改变了游戏规则，它可以通过非常少的硬盘提供巨大的 IOPS 性能（尽管一块都非常昂贵）。在这一点，几乎所有的存储厂商都赞同采用少量百分比的 SSD 硬盘加上大容量硬盘（HDD），从而大大减少硬盘数量是最佳的体系架构。通过较低的获得成本，就常常可以得到较高的聚合吞吐量。

本文所探讨的目标，就是要描绘出 SSD 固态硬盘和高速闪存的区别，尽管其基本技术是相同的。SSD 可以被认作是一个特别的 Tier 0层，像其他存储介质一样供应给应用系统使用。从本质上来看，高速闪存的主要目的是增强整个磁盘阵列。大部分厂商都支持这两种类型，并且其中有很多也支持一种“混合池”，其 LUN 是由 SSD 硬盘和其它各种类型硬盘组合而成。

存储厂商是如何利用高速闪存进行分层的

EMC公司在引入固态硬盘时，推荐一种“闪存优先”的方法。在其VNX系列的磁盘阵列上，使用这种方法的产品叫做全自动存储分层缓存（FAST Cache）。它不同于 DRAM 的高速缓存，其真正的功能介于 DRAM 和硬盘之间。EMC 公司发现，采用总容量5%的FAST Cache，可以获得300%到600%的整体性能提升。此外，他们还发现，如果通过 SATA 硬盘替代光纤通道硬盘，其 5%的闪存，可以把整个硬盘的数量减少三分之二。结论就是更好的性能、更低的获得成本和更低的运维成本——EMC 把这称为“三重角色存储系统”。

NetApp 公司为闪存做了三种定位。第一种是在主机层面，使用 Flash Accel产品。第二种是 Flash Cache，这是部署在存储控制器上面的。第三种方法是由闪存池组成，也称混合式聚合。最后这种是 tier-0 层的部署，可以专门针对特定的应用程序。NetApp 公司的方法与 EMC 公司的不同的是，他们推荐有底向上的方法——在工作方式中需要额外时使用存储缓存。然而，他们不赞成用闪存式缓存替代闪存池。当涉及到调整闪存的时候，NetApp 寻找90%的缓存命中率作为最佳选择。如果命中率相当低，比如说50%，这可能预示着缓存容量不足。在部署了多层缓存的时候，最高层（最接近服务器的一层）将会首先负载必要的 I/O。基本逻辑是把数据存储在最低层、最便宜的设备上，并且允许系统提升数据到合适的存储层级以匹配性能的需要。

惠普（HP）公司的 Ibrix 系列可横向扩展的 NAS 系统，利用更传统的方法进行分层。在这些磁盘阵列中，SSD 功能是用作缓存，并且存储管理者可以部署由光纤通道硬盘、SAS 硬盘和 SATA 硬盘组成的物理分层。惠普公司的企业级磁盘阵列3PAR 系列在其自适应优化分层解决方案中使用“子卷”技术实现分层。子卷分层技术从本质上是借助 SSD 性能的混合卷技术。这种混合卷可以最多包含三个物理层。

日立数据系统公司和 EMC 公司分别在他们的虚拟存储平台（VSP）和 VMAX系统中都采用了物理分层的技术。两种磁盘阵列都具备在其系统架构中虚拟化第三方磁盘阵列的功能。（NetApp 公司在其 V 系列控制器后端也能够虚拟化第三方存储系统。）EMC 公司把这作为其联合分层存储（FTS）解决方案的“第四层”来对待。这种方式扩展了 EMC 公司的 FAST 功能，其中包括 SSD 和众多 HDD 选项。EMC  VMAX 系列产品推荐使用 “80/20 I/O 倾斜规则”来划分缓存。这个规则假设在任意给定的时间里，只有20%的卷是“热”的。而在这20%的热卷里，也只有20%的数据是热的。这就意味着占整个数据的4%是作为进行磁盘阵列 SSD 规划的依据。有意思的是，存储厂商使用的各种不同估测方法都接近5%这个值。如果大家都同意，那么一定其合理性。

日立公司，也可提供闪存、SSD 硬盘和第三方存储的分层，其建议采用从上至下的方法使用闪存以提升性能。日立公司的动态分层（HDT）策略，首先假设新的数据是最热的数据。因此，开始的时候新数据移动到闪存中，当更热的数据取代它的时候，再将其迁移到较慢的层中。值得一提的是日立公司和 EMC 公司也把其分层数据存储产品拓展到了大型机环境。

请继续阅读如何利用固态硬盘进行存储分层（下）。

本文选自存储经理人2013年1月刊：告诉你真实的固态存储性能。请下载阅读PDF版本。