擊破存儲(chǔ)I/O瓶頸 固態(tài)盤打造高性能利器

責(zé)任編輯:FLORA

2011-09-02 08:40:56

摘自:至頂網(wǎng)

硬盤存儲(chǔ)性能無法跟上服務(wù)器性能或者網(wǎng)絡(luò)帶寬的步伐,結(jié)果造成計(jì)算資源的不均衡,導(dǎo)致I/O瓶頸和過量配置的存儲(chǔ)空間,從而浪費(fèi)成本并出現(xiàn)存儲(chǔ)蔓延的情況。

無論在任何規(guī)模的企業(yè)中,數(shù)據(jù)都在以驚人的速度不斷增長著,不僅僅是新數(shù)據(jù),老數(shù)據(jù)仍然有一定的保存價(jià)值。同時(shí),各種終端、搜索、媒體、電子商務(wù)網(wǎng)站(例如亞馬遜、雅虎、eBay)、Facebook和Twitter等社交網(wǎng)站也加速了數(shù)據(jù)的增長。

隨著企業(yè)更好地利用商業(yè)分析技術(shù),傳統(tǒng)高性能計(jì)算開始更多地用于數(shù)據(jù)密集型的復(fù)雜環(huán)境,數(shù)據(jù)不僅在呈幾何級(jí)增長,而且訪問數(shù)據(jù)的方式也在悄然發(fā)生改變。例如,數(shù)據(jù)分析從傳統(tǒng)的批處理、報(bào)告模式轉(zhuǎn)向特定、按需的實(shí)時(shí)訪問模式。前者需要連續(xù)掃描大量數(shù)據(jù),而后者則要求隨機(jī)I/O,這對(duì)現(xiàn)有存儲(chǔ)基礎(chǔ)設(shè)施也是一個(gè)不小的挑戰(zhàn)。

服務(wù)器在容量和性能方面都有顯著增長以滿足計(jì)算需求。然而存儲(chǔ),雖然滿足了數(shù)據(jù)量的需求,但是卻無法很好應(yīng)對(duì)數(shù)據(jù)訪問的問題。數(shù)據(jù)中心內(nèi),存儲(chǔ)、服務(wù)器和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的增長繼續(xù)推動(dòng)著空間、能源、制冷和管理的需求。

硬盤存儲(chǔ)性能無法跟上服務(wù)器性能或者網(wǎng)絡(luò)帶寬的步伐,結(jié)果造成計(jì)算資源的不均衡,導(dǎo)致I/O瓶頸和過量配置的存儲(chǔ)空間,從而浪費(fèi)成本并出現(xiàn)存儲(chǔ)蔓延的情況。

I/O瓶頸不是一夜之間就出現(xiàn)的,這個(gè)問題存在了很多年。過去幾十年,我們看到了固態(tài)盤技術(shù)的巨大變化,分析公司IDC和Gartner都預(yù)測到固態(tài)盤技術(shù)的快速成長,尤其是用于企業(yè)級(jí)計(jì)算的固態(tài)盤。

英特爾SSD的尺寸正從34nm工藝過渡到25nm工藝。以前的X25和X18系列品牌被更名為300、500和700系列,而近期發(fā)布的產(chǎn)品包括替代X25-M的25nm 的320,以及34nm、2位多級(jí)單元(MLC)的510。由此可見,英特爾即將成為一家強(qiáng)大且垂直整合的閃存供應(yīng)商,能以晶圓代工和成品級(jí)產(chǎn)品與OCZ、Samsung/Seagate/Fusion-io、STEC、Toshiba/Violin和其他廠商相較量

事實(shí)上,固態(tài)硬盤比硬盤更為堅(jiān)固耐用更加節(jié)能,而且緩解了傳統(tǒng)機(jī)械硬盤的性能瓶頸,加快了個(gè)人電腦上很多任務(wù)處理,例如啟動(dòng)操作系統(tǒng)、打開文件或偏愛的應(yīng)用軟件時(shí)的速度。實(shí)際上,從傳統(tǒng)機(jī)械硬盤升級(jí)至英特爾的固態(tài)硬盤產(chǎn)品,能夠?yàn)橛脩魩硪淮畏浅o@著的性能提升,固態(tài)硬盤將使整體系統(tǒng)響應(yīng)能力提升最高達(dá)66%。

推動(dòng)固態(tài)盤技術(shù)增長和普及的因素有很多:硬盤技術(shù)表現(xiàn)欠佳造成了性能上的差距;閃存技術(shù)的變革,尤其是NAND閃存,隨著容量增加而價(jià)格下降,提升了閃存與硬盤在經(jīng)濟(jì)效益方面競爭的優(yōu)勢;閃存的可靠性,SLC閃存更多地用于保證企業(yè)級(jí)可靠性;多核處理器被廣大用采用;新的數(shù)據(jù)密集型工作負(fù)載是隨機(jī)訪問數(shù)據(jù)的。

如今,微處理器與硬盤存儲(chǔ)設(shè)備之間的性能差距愈加明顯。過去一段時(shí)間,處理性能和網(wǎng)絡(luò)性能增長速度明顯超過硬盤性能,這導(dǎo)致處理和網(wǎng)絡(luò)和通過硬盤可用I/O之間的差距。為了彌補(bǔ)這一點(diǎn),IT管理者通常會(huì)增加更多的外置硬盤設(shè)備和DRAM來減速吞吐。

增加DRAM能夠讓系統(tǒng)在內(nèi)存中保存更多任務(wù)以避免磁盤延遲,增加硬盤則可以增加吞吐,讓I/O操作能夠并行化,例如條帶在組成RAID的多個(gè)硬盤上。這有助于縮小性能差距,但是增加了管理環(huán)境的成本和難度,而且能源、機(jī)架空間以及TCO也更高。

企業(yè)級(jí)服務(wù)器在數(shù)據(jù)中心內(nèi)運(yùn)行的應(yīng)用從Web 2.0到高性能計(jì)算再到業(yè)務(wù)分析,這將產(chǎn)生成千上萬的隨機(jī)IOPS,如今的硬盤顯然無法滿足這樣的IOPS需求,它適合于大容量、大塊連續(xù)數(shù)據(jù),但是并不擅長以高IOPS提供小塊的隨機(jī)數(shù)據(jù)。硬盤的物理特性使其對(duì)于增加應(yīng)用吞吐來說是一個(gè)高成本的選擇。因此,CPU因?yàn)樾枰却龜?shù)據(jù)而利用率偏低。

基于閃存的固態(tài)存儲(chǔ)設(shè)備震動(dòng)了整個(gè)行業(yè)。固態(tài)存儲(chǔ)性能遠(yuǎn)高于硬盤,縮小了微處理器與存儲(chǔ)之間的I/O差距。CPU將不用再等待數(shù)據(jù),從而滿足了注重性能的應(yīng)用的需求,而且用戶將看到所需機(jī)架空間和能源更少,服務(wù)器利用率增加,這都將提高整體擁有成本。而且,系統(tǒng)可靠性也有提升,因?yàn)楣虘B(tài)盤沒有任何活動(dòng)的部件。

通過融合閃存技術(shù)作為一個(gè)新的存儲(chǔ)層,這將大幅度減少CPU到存儲(chǔ)的瓶頸。這種新的存儲(chǔ)層抹平了DRAM、磁盤和磁帶等現(xiàn)有存儲(chǔ)層之間的性能不均衡。

如今,大多數(shù)固態(tài)盤解決方案是基于SATA、SAS或者FC接口的磁盤格式。硬盤存儲(chǔ)作為DAS或者NAS連接起來,不管是哪種連接,DAS是最接近CPU的,提供了價(jià)格和性能上的優(yōu)勢,這也同樣適用于固態(tài)盤。直接連接固態(tài)盤的性能比NAS高出10倍以上。

英特爾在今年3月發(fā)布了第三代固態(tài)硬盤320系列,采用25納米制程N(yùn)AND閃存,構(gòu)建于高性能X25-M SATA固態(tài)硬盤的基礎(chǔ)之上,不但具備更高的性能和可靠性,還提供了多種更高存儲(chǔ)容量的選擇。

此外,320系列固態(tài)盤具有更顯著的成本優(yōu)勢,增加了數(shù)據(jù)安全和斷電管理功能,并利用固態(tài)硬盤上的閑置存儲(chǔ)區(qū)域來部署新增的冗余功能以保護(hù)用戶的數(shù)據(jù),即使是在斷電情況下也可實(shí)現(xiàn),加之高吞吐量顯著可以顯著增強(qiáng)多任務(wù)處理能力,很好地滿足了有硬盤升級(jí)需求的個(gè)人用戶以及企業(yè)IT部門,亦或是希望在數(shù)據(jù)中心內(nèi)部署固態(tài)硬盤的企業(yè)。

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