破解固态盘的成本难题

现在，商业的黄金定律不再是“以更少的投入做更多的事情”，而是“以零投入做更多的事情”。在这次强度高达5级的经济风暴中，IT开支计划被全盘打乱，同时IT经理仍然希望减少数据中心占地面积、降低能耗、削减管理开销、削减资本开支和运营开支。为了进一步缓解伤痛，同时成功实施每一个削减成本计划，IT规划者为了继续满足业务目标而的选择余地越来越少。
　　所幸的是，仍然有一些创新的方法可以让IT规划者获得一些经济实用、降低成本的效果，在大幅提升性能水平的同时不会给业务带来任何风险。这其中就包括固态盘（SSD），这曾经是一项保存数据的低成本技术，现在它不仅能够帮助IT机构大幅提升性能，而且能够带来实实在在的成本节约。
　　数十年来，机械磁盘驱动器技术一直被用作主存储介质。不管企业是否为他们的应用购买了内置的、直连的或者基于网络的存设备，基本架构模式是不变的：从在前端提供基于缓存/硅芯片（不论是内嵌于服务器、磁盘控制器或者阵列中的一个特定区域）到在后端提供大型机械磁盘存储池。这项技术的理念就是将实时数据保存在缓存中尽可能长的时间，这样应用影响就不会遇到延迟导致等待旋转磁盘的I/O。
　　这时候就有一个难题，缓存只占整个存储后端非常小的比例。因此，存储和应用管理员需要不断调节和重新架构系统以保证访问频率最高的数据被留在缓存中，或者通过将数据集在大量高速高成本磁盘驱动器之间条带化而保证这些数据能够被用户快速访问到。
　　应用和系统管理者用来克服缓存限制的技巧和方法有很多。这其中包括架构由高速光纤通道驱动器组成的大型存储池，配合运行多线程应用的高性能服务器。
　　当针对在线交易处理（OLTP）环境进行后端磁盘调节的时候，一个最好的办法就是限制向旋转磁盘盘片之外的I/O操作。这样的话，磁臂就不需要寻找或者将数据写入到盘片的最内侧（速度最慢），这种方法被称为“短击”（short stroking）。这个技巧不仅能够提高性能，而且还节能了存储空间。这种“短击”磁盘驱动器的成本很高，它往往会占到任何存储子系统50%～70%的有效空间。
　　另外一个与上面这个技巧配合使用的是在多个磁盘驱动器之间写入大条带数据，这种技术的理念就是采用多个独立驱动器来缩短I/O时间。不过，这种方法同样也是需要很高成本的。最后，为了维持性能，许多高端多核服务器都要求保留处理多应用线程的磁盘资源。简而言之，当把短击磁盘、大条带和高端服务器集群等多种方法结合起来的时候，高额的成本（硬件、软件和维护等）甚至已经让人不敢问津了——尤其是当这些方法在高端存储平台上实施的时候。
　　有一个更理想的解决方案，那就是取消使用旋转磁盘，将数据保存在固态盘中。对大多数企业来说，虽然固态盘的成本已经有大幅的降低，但是这种方法仍然不够经济实用。
　　然而有一个非常高效的策略，那就是使用一个固态盘结合一个传统二级存储系统，用户可以从将一个更大容量内存与经济而可靠的中端磁盘驱动器技术的结合中受益。这种方法提供了更高的性能和运作效率，尤其是针对那些在一级存储技术上进行投资的企业机构。的确，将一个固态盘阵列与一个二级存储系统结合使用所能节省下的成本，相比采用一个类似架构、单机的高端存储系统来说减少了好几个数量级。对于IT决策者来说，这种方法一个让人更兴奋的特点就是固态盘/二级存储架构所能提供的性能远远超过了一级存储高端架构。
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　　也许这为以固态盘为主要目标的厂商提供了一个市场机会，而传统存储制造商正在开始向他们现有的存储产品中加入附加闪存——实际上这是分级存储中增加的一个附件层。
　　这也许看上去对是针对IT机构的一个合理选择。他们可能已经有了与稳定存储合作厂商的业务投资，那么为什么只购买这些厂商提供的固态盘？将固态盘添加到存储阵列的想法是具有一定挑战性和存在明显不利条件的。
　　对入门者来说，传统存储阵列是专门针对在有限内存和机械磁盘驱动器大型归档池之间管理I/O流设计的。简而言之，传统存储平台设计存在的延迟问题是固态盘资源在速度上的一大障碍。
　　向分级存储中采用固态盘的第二个缺点就是减少了可用空间、占用了通常是留给旋转磁盘的资源。例如，一两个固态盘占用的带宽通常相当于12个传统磁盘驱动器共享的带宽，不仅大大削减了可用存储空间，而且还要为空下来的3/4空间支付费用。
　　为了利用固态盘技术在性能上的优势，传统提供商不得不设计新型的、体积更小的产品，或者索性针对固态盘而重新设计存储系统。这时候就面对一个挑战，固态盘性能最大化所需要的组件对于机械驱动器来说是过多且不必要的。用户可以选择性能最大化的固态盘搭配高成本机械驱动器，或者低性能固态盘搭配廉价机械硬盘驱动器。
　　相比之下，专注于固态盘的提供商推出了定制存储阵列或者基于在固态盘存储上优化I/O的应用设备。任何传统存储平台存在的架构局限性都不会限制住固态盘系统，因此终端用户将会看到这种固态盘平台的性能有大幅提升。如果他们增加了对机械驱动器的支持，固态盘提供商可能会遇到上面我们提到相同的问题。相反，专注于固态盘的制造商会把重点放在能从固态盘性能中获益的数据集，并且在存储解决方案中与传统机械驱动器配合使用。
　　固态盘阵列每机架的性能要高于传统制造商提供类似的固态盘产品。固态盘阵列的密度是传统存储提供商的固态盘架的20倍。专有固态盘系统在几个机架的空间内提供了4TB的容量，而一个全固态盘机架的容量可以高达20TB。
　　当然，并非所有的数据都适合保存在固态盘中。只有那些对性能要求最高、业务关键的数据应该被保存在固态盘中，例如OLTP应用数据、访问频繁的数据库表格、日志文件以及企业资源管理环境。虽然固态盘存储每GB的成本要比传统磁盘高，但是IT决策者也需要考虑到在I/O方面的回报。换句话说，如果更多的I/O转换能够带来更多的利润，那么用固态盘来保存

储备良师  发表于: 2009-12-08