固态存储

毫无疑问，SSD固态存储的出现是一件划时代的“大事儿“，对于存储厂商来说，在优化性能和容量这两个方面，SSD技术都是一种全新的选择。与传统的磁盘技术相比，SSD固态盘在延迟指标方面有数量级上的优势（微秒 对 毫秒），而在IOPS性能上，SSD的优势甚至达到了多个数量级（10000以上 对 数百）。Flash技术（更多的时候是磁盘与flash的结合）为存储管理员提供了一种更具性价比的解决方案，我们不必像过去那样，为了满足应用对性能的高要求而不得不部署大批量的磁盘，然后再将数据分散在磁盘上并发处理。SSD固态盘最佳的适用场景是大量数据的随机读操作，比如虚拟化hypervisor，但如果是大数据块和大文件的连续访问请求，SSD的优势就没有那么明显了。

EMC统一存储部门负责产品管理与市场的高级副总裁Eric Herzog说：“Flash的价格仍然10倍于最高端的磁盘，因此，用户只能酌情使用，而且要用在刀刃上。”

目前，固态存储有三种不同的使用方式：

第一种方式，用SSD固态盘完全代替机械磁盘。用SSD替换传统的磁盘是最简单的提升存储系统性能的方法。如果选择这个方案，关键的一点是用户要协同存储厂商来验证SSD固态盘的效果，并且遵循厂商提供的建议。如果存储系统自身的处理能力无法承载固态存储的高性能，那么SSD有可能会将整个系统拖垮。因为，如果SSD的速度超出了存储控制器的承受范围，那么很容易出现性能（I/O阻塞）问题，而且会越来越糟。另一个问题涉及到数据移动的机制，即我们的数据在什么时候、以何种方式迁移到固态存储上，或从固态存储上移走。最简单但也最不可取的方法是人工指定，比如我们通过手动设定将数据库的日志文件固定存放在SSD固态存储空间，对于比较老的存储系统来说，这也许是唯一的方式。在这里我们推荐用户使用那些自动化的数据分层移动技术，比如EMC的FAST（Fully Automated Storage Tiering）。

第二种方式，用Flash（固态存储芯片）作为存储系统的缓存。传统意义上的DRAM 高速缓存容量太小，因此我们可以用Flash作为DRAM的外围扩展，而这种利用Flash的方式较之第一种可能更容易实现一些。Flash缓存本身是系统架构的一个组成部分，即使容量再大，也是由存储控制器直接管理。而用Flash作缓存的设计也很容易解决数据分层的难题，根据一般的定义，最活跃的数据会一直放置在高速缓存里，而过期的数据则驻留在机械磁盘上。与第一种方式比较，存储系统里所有的数据都有可能借助Flash高速缓存来提升访问性能，而第一种方式下，只有存放在SSD固态盘中的数据才能获得高性能。初看起来，用Flash做高速缓存的方案几乎没有缺陷，可问题是只有新型的存储系统才支持这种特性，而且是选件，因此这种模式的发展受到一定的制约。与此相反，我们看到用Flash做大容量磁盘的高速缓存（而不是系统的高速缓存）反而成为更普遍的存储架构设计选择，因为它可以将高容量和高性能更好的融合。

IBM存储软件业务经理Ron Riffe说：“在一套磁盘阵列中，只需要增加2-3%的固态存储空间，几乎就可以让吞吐带宽提高一倍。”

在服务器中使用Flash存储卡。数据的位置离CPU和内存越近，存储性能也就越好。在服务器中插入PCIe Flash存储卡，比如Fusion-IO，就可以获得最佳的存储性能。不太有利的一面是，内置的Flash存储卡无法在多台服务器之间共享，只有单台服务器上的应用程序才能享受这一好处，而且价格非常昂贵。尽管如此，仍然有两个厂商对此比较热衷，他们都希望将自己的存储系统功能向服务器内部扩展。一个是NetApp，正在使其核心软件Data Ontap能够在虚拟机hypervisor上运行；另一个是EMC，推出的功能叫做VFCache（原名叫Project Lightning）。显而易见，这两家公司的目标是通过提供服务器端的Flash存储分级获得高性能，而这种方式又能让用户的服务器与他们提供的外部存储系统无缝集成。

存储加速装置

存储加速装置一般部署在服务器和存储系统之间，既可以提高存储访问性能，又可以提供附加的存储功能服务，比如存储虚拟化等等。多数情况下，存储加速装置后端连接的都是用户已有的异构存储系统，包括各种各样的型号和品牌。异构环境的问题是当面临存储效率低下或者性能不佳的困扰时，分析与评估的过程就比较复杂。然而，存储加速装置能够帮助已有磁盘阵列改善性能，并将各种异构的存储系统纳入一个统一的存储池，这不但可以提升整个存储环境的整体性能、降低存储成本，而且还可以延长已有存储的服役时间。

最近由IBM发布的 SmartCloud Virtual Storage Center是此类产品的代表，它将IBM的存储虚拟化软件SVC（SAN Volume Controller）以及存储分析和管理工具集成在一个单独的产品中。SmartCloud Virtual Storage Center可以将各种异构的物理存储阵列纳入到一个虚拟存储池中，在这个池之上创建的卷还支持自动精简配置。该装置不但可以管理连接在其后的存储阵列中的Flash固态存储空间，而且SmartCloud Virtual Storage Center自身内部也可以安装Flash固态存储组件。通过实时存储分析功能，SmartCloud Virtual Storage Center能够识别出I/O访问频繁的数据以及热点区域，并能够自动地将数据从磁盘迁移到Flash固态存储上，反向亦然。用户可以借助SmartCloud Virtual Storage Center的这些功能大幅度的提高现有的异构混合存储系统环境的性能和空间利用率。与IBM SmartCloud Virtual Storage Center类似的产品还有Alacritech和Avere，它们都是基于块或基于文件的存储加速设备。

日益增加的存储空间利用率

利用存储精简技术，我们可以最大化的利用起可用的磁盘空间，存储精简技术包括自动精简配置、瘦克隆、压缩以及重复数据删除等等。这些技术都有一个共同的目标，即最大程度的引用已经存在的数据块，消除或避免存储重复的数据。然而存储精简技术对系统的性能稍有影响，所以对于用户来说，只有在明确了性能影响程度并且能够接受这种影响的前提下，才应该启动重复数据删除或数据压缩的功能。

性能和容量：密不可分

存储系统的性能和空间利用率是紧密相关的一对参数，提升或改进其中的一个，往往会给另一个带来负面的影响。因此，只有好好的利用存储分析和报表工具，我们才能了解存储的真实性能表现，进而发现系统瓶颈并采取适当的补救措施，这是必要的前提。总之，提高存储效率的工作其实就是在性能需求和存储成本之间不断的寻找平衡。

请阅读如何实现高效存储（上）。

本文选自存储经理人2012年9月刊：全固态驱动阵列，亮了！请下载阅读PDF版本。