SSD應該如何使用

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固態硬碟(SSD)讓企業界非常興奮,其主要原因在於其速度快。雖然SSD每GB的價格與普通硬碟(HDD)相比高得令人咂舌,但在某些情況下,SSD卻要比HDD省錢。SSD有可能更適合那些需要用數量眾多的HDD來提升儲存系統總體I/O效能的場合。在許多情況下,僅一塊SSD就能提供比一組企業級HDD快得多的速度,並以合理的價格提供足夠的儲存容量。

SSD應該如何使用

不過,企業級SSD的價格還是很貴,單價從數千美元到數十萬美元不等。這阻礙了IT管理人員和原始裝置製造商(OEM)想把SSD普遍用於資料中心的熱情,促使他們考慮把數量很有限的SSD用到資料中心的什麼地方最合適,是伺服器裡還是儲存陣列裡。

SSD與HDD

圖1顯示了計算系統的儲存層次體系。該圖表從頻寬和每GB成本的角度,對儲存層次體系的不同部分所在位置做了大致描述。我們使用重對數圖表格式來幫助發掘可能會隱藏的所有資料——要是用線性標度來表述效能或成本,有些資料會隱藏起來。三個標為L1、L2和L3的橢圓形代表處理器裡面或外圍的三種可能的快取記憶體層。

動態隨機儲存器(DRAM)的效能與HDD的效能存在非常大的差距,這導致多年來需要彌補的差異日漸拉大。雖然企業級HDD位於圖1中HDD橢圓形的頂端,但它提供了一種成本相對較高的方式來接近DRAM橢圓形的底端。因此,出現了基於快閃記憶體的SSD,這種經濟高效的方式可彌補這個差距。

由於近年來NAND每GB的價格已降到低於DRAM,計算機設計人員一直在尋找有意義的方式來充分利用這項技術,以便在降低成本的同時可以改善計算機的效能。快閃記憶體SSD正是實現這個目標的一條途徑。雖然NAND快閃記憶體的速度不及DRAM,但卻超過HDD。NAND的價格比DRAM便宜,但比HDD來得貴。因而,這項技術適合彌補高容量HDD與DRAM之間的效能差距。

基於快閃記憶體的SSD對企業級HDD構成了重大威脅,許多OEM廠商和IT管理人員預計將來的系統會使用SSD(實現高速)結合低價格高容量的HDD(實現海量儲存)來構建,從而跳過了原本可以在低價HDD與DRAM之間找到立足之地的企業級HDD。

最近,一批快閃記憶體SSD生產商推出了滿足伺服器OEM廠商的需求、價格又讓人滿意的裝置。它們目前的產品價格還很貴(單價超過3000美元),主要用來替換成本高昂的短行程(short-stroked)企業級HDD陣列(短行程這項技術是指,程式設計人員只使用HDD上的幾個鄰近磁軌,忽略硬碟上的其餘磁軌,從而設法儘量減少HDD的磁頭運動,進而儘量縮短訪問時間。)

儘管短行程硬碟只訪問一小部分可用磁碟空間,但從磁碟讀取資料的速度卻比平常快得多。可以採用這種方法,做到讓幾十IOPS的磁碟以幾百IOPS的速度提供資料。在某些情況下,使用者們覺得采用這種折衷方法是值得的。如今市面上的一個短行程系統使用53TB的HDD只能提供9TB的可用空間。

EMC公司最近對使用SSD的Symmetrix陣列與標準的純HDD高效能儲存陣列配置做了對比。標準配置用244個300GB容量、15000轉的光纖通道HDD構建而成。基於SSD的系統只用了136個同樣的300GB光纖通道HDD,但是添加了32個1TB的標準SATA硬碟來擴增容量和8個73GB的固態硬碟來儲存對速度最敏感的資料。結果,使用SSD的陣列在硬碟數量少用26%的情況下,提供的IOPS高出60%。系統所需的耗電量比純HDD系統少21%,成本低17%。

如今的企業級快閃記憶體SSD大多號稱可提供幾萬IOPS,也就是說,速度比短行程HDD快100倍左右。固態硬碟的較高頻寬,加上短行程HDD實際使用的非常小的容量,常常有望為SSD取代一組HDD提供機會。只要SSD的容量與短行程HDD中所用的容量一樣大,只要SSD的頻寬與HDD陣列的頻寬相匹配,價格又不相上下,SSD就有望提供一種HDD陣列之外的更經濟高效的選擇。

DRAM固態硬碟

多年來,好幾家公司一直在耕耘基於DRAM的固態硬碟市場。這個領域的巨頭德州記憶體系統(Texas Memory Systems)公司早在1976年就推出了第一個SRAM SSD,此後不久又推出了DRAM SSD。Solid Data是另一家從事這個領域的廠商,甚至推出了小型模擬化SSD,專門用於高效能個人電腦遊戲社群。很早進入這個領域的廠商還包括EMC和 Dataram,而Violin Memory則是最近涉及該領域的廠商,這家公司提供了一種獨特的方法來整合DRAM層。

DRAM SSD提供了極高的效能,但有兩個不利因素。首先也是最重要的是,由於使用DRAM,結果每GB的成本要高於伺服器中的DRAM主記憶體。那麼,為什麼資料中心還要使用這種裝置呢?那是因為設計這些硬碟的初衷就是為了新增比伺服器硬體和軟體所能支援的更多的DRAM。

其次,DRAM SSD具有易失的缺點,因而部署的系統必須為DRAM提供後備支援,以防斷電。較舊的系統為DRAM提供後備支援的辦法是在電池供電情況下將資料轉移到HDD上;現在的DRAM SSD使用多並行路徑(若使用HDD方法,無法獲得這些路徑),將DRAM中的資料後備至NAND。這提供了非常快的`備份和恢復速度,又大大節省了電力,減少了執行這項重要功能所需的電池容量。

DRAM SSD始終會在企業級系統中扮演重要角色。

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