如何利用SSD固態(tài)盤來(lái)提升硬盤位本的存儲(chǔ)系統(tǒng)的IOPS

責(zé)任編輯:sjia

2012-12-06 17:03:13

來(lái)源:企業(yè)網(wǎng)D1Net

原創(chuàng)

眾所周知,SSD固態(tài)盤有很高的速度性能,可以補(bǔ)足硬盤的不足。

眾所周知,SSD固態(tài)盤有很高的速度性能,可以補(bǔ)足硬盤的不足。在這里,我先澄清一點(diǎn)很多人的誤會(huì),是SSD的讀寫(xiě)速度是同樣快速,這是不對(duì)的。SSD的讀數(shù)據(jù)速度是非??焖伲?,寫(xiě)數(shù)據(jù)的速度只是比硬盤快幾倍而已。 所以,如果你的應(yīng)用是寫(xiě)為主,單純利用SSD對(duì)速度的幫助不會(huì)非常大。

另外,SSD自身有著一些缺點(diǎn),令到SSD不可以完全替代硬盤。第一,SSD的單位成本比硬盤高很多,這令到容量大的存儲(chǔ)系統(tǒng)不可能用SSD完全替代硬盤。在可見(jiàn)的未來(lái),我們也看不到SSD的成本和硬盤的單位成本會(huì)大大縮小。第二,SSD有著一個(gè)非常致命的缺點(diǎn),就是寫(xiě)數(shù)據(jù)的壽命問(wèn)題。SSD有好幾種類,包括SLC(Single Layer Cell),MLC(Multi Layer Cell)和eMLC (Enterprise Grade Multi Layer Cell)。  SLC有著最好的寫(xiě)壽命性能,大概可以寫(xiě)100,000次,但成本也最高;MLC則有著最短的寫(xiě)壽命性能,大概1000到好幾千次,而成本也最低;而eMLC卻大概在中間,大概可以寫(xiě)幾萬(wàn)次,成本也在中間。

一般企業(yè)級(jí)的存儲(chǔ)系統(tǒng),會(huì)采用eMLC,因?yàn)樗男詢r(jià)比比較好,也可以滿足企業(yè)級(jí)存儲(chǔ)系統(tǒng)比較高的可靠性要求。當(dāng)然,如果你的應(yīng)用是寫(xiě)數(shù)據(jù)很厲害的,eMLC幾萬(wàn)次的寫(xiě)數(shù)據(jù)壽命也很快會(huì)耗盡。

在傳統(tǒng)存儲(chǔ)系統(tǒng)里,我們一般有2種方法利用SSD來(lái)提高總體的IOPS。

第一種方法是,利用SSD在控制器上來(lái)作為Cache緩存,來(lái)提高系統(tǒng)的總體IOPS。這方法的好處是,你可以很簡(jiǎn)單地利用這方法提高IOPS,但是,有一點(diǎn)缺點(diǎn)是,控制器上可以安裝的SSD的數(shù)量是被本身的物理空間所限制。 舉個(gè)例子,某個(gè)知名品牌的存儲(chǔ)系統(tǒng),某個(gè)高端型號(hào)的彩頁(yè)里注明,最大可以控制的硬盤的數(shù)量是1000塊,但是,在2塊控制器上可以安裝的SSD最大總數(shù)是2.1 TB。  這就是說(shuō),如果系統(tǒng)本身的硬盤數(shù)量是幾十塊的時(shí)候,2.1 TB的SSD可以提供比較大比例的總體IOPS,譬如說(shuō)30%;但是,如果系統(tǒng)里的硬盤數(shù)量是幾百塊的時(shí)候,2.1 TB的SSD相對(duì)的提升就不太明顯。

第二種方法是,利用SSD作為數(shù)據(jù)自動(dòng)分層的高速度層,并把常用數(shù)據(jù)遷移到SSD讓?xiě)?yīng)用直接讀寫(xiě)。當(dāng)然,不是每一個(gè)存儲(chǔ)系統(tǒng)都有自動(dòng)分層的功能,可能是高端型號(hào)才有,并且,一般都需要額外收費(fèi)。另外,有一點(diǎn)可能大多數(shù)的用戶也不知道,傳統(tǒng)存儲(chǔ)系統(tǒng)的自動(dòng)分層的數(shù)據(jù)遷移是一天做一回的(某些品牌更可能會(huì)7天才遷移數(shù)據(jù)一次)。這意味著,如果在一天里數(shù)據(jù)的讀寫(xiě)隨機(jī)性比較大,你需要用峰值數(shù)據(jù)來(lái)設(shè)計(jì)自動(dòng)分層的SSD層的數(shù)量。 另外,自動(dòng)分層的SSD層,是直接面向應(yīng)用的數(shù)據(jù)讀寫(xiě)的。  這意味著,如果你的應(yīng)用的寫(xiě)數(shù)據(jù)的比例比較大的話,你的SSD的寫(xiě)數(shù)據(jù)壽命會(huì)很快耗盡。

其實(shí),市場(chǎng)上已經(jīng)有更先進(jìn)的技術(shù)。硬盤的供應(yīng)商老大希捷,在2007年的時(shí)候,已經(jīng)有很好的辦法去利用SSD來(lái)提高硬盤的IOPS,但同時(shí)間可以避免SSD寫(xiě)數(shù)據(jù)壽命的缺點(diǎn)。希捷研發(fā)了一種新的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)遷移技術(shù),名叫 CADP (Continuous Adaptive Data Placement)。  CADP是一個(gè)實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)遷移邏輯,把硬盤上出現(xiàn)的熱點(diǎn)數(shù)據(jù),每5秒做一個(gè)決定,把如果遷移到SSD上可以令到應(yīng)用有速度好處的硬盤熱點(diǎn)數(shù)據(jù),遷移到SSD上,給應(yīng)用讀,從而提高總體IOPS。  但是,如果該硬盤熱點(diǎn)數(shù)據(jù)如果遷移到SSD后并不會(huì)帶來(lái)明顯好處的,譬如一些寫(xiě)為本的數(shù)據(jù),CADP會(huì)把數(shù)據(jù)繼續(xù)保留在硬盤上。  所有從應(yīng)用來(lái)的數(shù)據(jù),會(huì)先寫(xiě)在硬盤上,而不會(huì)直接寫(xiě)在SSD上。  這樣,就可以很有效的延遲SSD寫(xiě)數(shù)據(jù)的壽命。

CADP是希捷應(yīng)對(duì)新一代云存儲(chǔ)的技術(shù),也是一種網(wǎng)格式的技術(shù)。通過(guò)采用CADP技術(shù),可以利用小量的SSD,維持著硬盤的成本,而提供像SSD般的IOPS。CADP 同時(shí)解決了SSD寫(xiě)數(shù)據(jù)的壽命問(wèn)題,特別適合應(yīng)用在需要高IOPS來(lái)支撐的應(yīng)用,如VDI,OLTP,大數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)挖掘,應(yīng)用云,超算等。

希捷在2007年的時(shí)候,把CADP技術(shù),連同一些其他的先進(jìn)存儲(chǔ)底層技術(shù),全轉(zhuǎn)到一家從希捷公司分拆出來(lái)的一家新的獨(dú)立公司,名叫Xiotech,后來(lái)在2011年再把名字改為X-IO,百分百專注高性能存儲(chǔ)方案的研發(fā)和銷售。

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