正在閱讀:I/O訪問模式大變革閃存陣列應用解決方案I/O訪問模式大變革閃存陣列應用解決方案

2015-07-29 10:02 出處:其他 作者:佚名 責任編輯:zhangxiaomeng

  【PConline 解決方案】閃存可以消除所有傳統硬碟存儲系統中常見的旋轉延遲和尋道延遲問題,從而提供出色的性能,這對於隨機I/O尤其有效。在當今虛擬化應用程式環境中,I/O訪問模式由於虛擬化的“混合作用”而變得更加隨機。因此,閃存提供的出色性能意義重大。此外,閃存現在的購買價位比快取內存便宜得多。因此,可以像部署傳統硬碟存儲一樣,以超過快取內存的容量來部署閃存。數據中心對閃存的使用越來越多,一些業內權威人士預計,規模經濟最終會將閃存成本降低到與傳統硬碟存儲同樣的級別,隨著時間的推移,閃存將完全取代傳統硬碟存儲。

  並非所有閃存驅動器均完全相同

  雖然閃存能夠取代數據中心的傳統硬碟存儲,但與磁介質相比,閃存實際上採用了不同的中硅或電子與非門,在性能、成本和數據保留特性上有很大不同,而這些因素可能會影響數據中心應用程式工作負載的經濟性和運行狀況。因此,在考慮採用閃存之前,有必要了解閃存技術的一些基本知識。

  寫耐用性:與傳統硬碟存儲上的磁介質不同,對於閃存,必須先擦除其中存儲的數據,才能寫入或“程式設計”新數據,這稱為“程式設計-擦除”周期(PE/C)。閃存上與非門的PE/C最多約幾千個,在經過最大周期數量後,閃存驅動器的性能和可靠性將大大下降,性能可能會降至原來的十分之一。閃存技術的這一特性限制了可以在閃存驅動器上執行的寫操作數量。閃存的這一限制稱為寫耐用性,以每日驅動器完全寫入次數(或每日驅動器填充次數)表示。

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  寫懸崖:必須先擦除閃存驅動器中的與非門塊才能將塊寫入,這一要求意味著閃存驅動器需要保留預先擦除的塊,才能透過消除在每次按需執行擦除流程時可能發生的延遲來提高性能,即使寫入較小的塊也不例外。如果閃存驅動器中預先擦除的塊不足,尤其是在驅動器已滿的情況下或在持續的寫密集型操作期間,可能會由於閃存驅動器嘗試創建空閒的與非門塊而產生較長時間(50毫秒以上)的延遲。閃存驅動器的這種寫入性能降級稱為寫懸崖。

  可以透過多種方法解決閃存驅動器的寫耐用性和寫懸崖問題,進而影響其成本和使用壽命。例如,要避免/延遲寫懸崖,通常可過度配置用於內部事務處理的容量(增加每GB成本),以及使用稱為“磨損均衡”的流程,將對同一個塊的重複寫入遍佈到閃存上的多個新位置,以此確保驅動器受到均衡磨損(延長驅動器使用壽命)。

  如今,市面上有三種基於寫耐用性的常見企業級閃存驅動器。您對每項應用程式工作負載所選擇的閃存驅動器可能會影響數據中心的經濟性和運行狀況。

  讀優化(RO)或多層單元(MLC)驅動器:此類驅動器針對讀操作進行了優化。通常,MLC閃存驅動器的寫耐用性為每日對驅動器填充1-3次。MLC閃存驅動器也是價格最低的企業級閃存驅動器。

  寫密集型(WI)或單層單元(SLC)驅動器:與RO驅動器相比,此類驅動器的寫耐用性較高,並且過度配置程度通常更高。SLC閃存驅動器的寫耐用性通常為每日對驅動器填充20到30次。寫耐用性越高,成本就越高;因此,SLC是最昂貴、最可靠的企業級閃存驅動器。

  混用(MU)或企業級MLC (eMLC)驅動器:這兩種類型的驅動器嘗試從寫耐用性和成本角度上,兼顧SLC驅動器和MLC驅動器各自的優勢。MU驅動器的典型寫耐用性為每日對驅動器填充5到10次。

  在企業IT解決方案中部署閃存

  可以在IT解決方案的各個層使用閃存來改進應用程式I/O性能。當然,與任何其他技術一樣,沒有一種方法能適於所有使用情形,您必須對適當的應用程式使用適當的閃存,才能使您的數據中心實現閃存的經濟和運行優勢。

  將閃存用作存儲陣列中的快取內存

  最早採用閃存的方式之一是將閃存用作存儲陣列中的第二層快取內存。這樣做的目的是在基於DRAM的系統快取內存和速度較慢的硬碟之間放入一個較快的介質。藉助將閃存驅動器用作第二級快取內存的巧妙方法,陣列軟體能夠得到增強。透過將常用數據移至閃存快取內存,能夠減少從傳統硬碟讀取數據的需要,這可以縮短延遲,從而大大提升應用程式的性能。

  此方法將存儲控制器快取內存層與閃存相結合,從而擴展了快取內存層,提高了性能,但這需要經過一個使用工作負載熱點來填充快取內存的預熱階段,並且常常伴有缺陷,例如在整個周末執行備份作業後,周一早上的響應時間會較長。

  將閃存用作存儲陣列中的多個層

  在過去幾年中,閃存價格大幅下降,每GB閃存的價格接近於15K RPM傳統硬碟的價格。因此,現在可以將多種類型的閃存驅動器部署為陣列中的多個存儲層。透過此戰略,用戶能夠部署更大容量的閃存。與智能分層功能相結合,此戰略能夠將閃存優勢擴大到更大比例的已部署容量。雖然此方法能夠混合傳統硬碟和不同類型的閃存驅動器,進而將閃存優勢擴大到更大比例的已部署容量,但其有效性完全取決於陣列軟體分層功能的成熟度和靈活性。

  用於應用程式加速的伺服器連接閃存

  此方法旨在將閃存優勢擴展到應用程式。PCI總線的訪問速度高於符合行業標準的磁碟驅動器接口(例如SAS或SATA)。因此,為提高伺服器上運行的應用程式的性能,此方法將閃存驅動器直接置於高速PCI總線上,並提供智能軟體,使伺服器將閃存用作伺服器記憶體快取內存的擴展。[返回頻道首頁]

 
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