利用基于 Flash 的 SSD 提高性能和降低成本

2009 年 07 / 08 月 Sun Inner Circle 电子快讯 如何经受得住金融风暴 Sun 公司首席信息技术官 Bob Worrall 提供的本期信函 分享： 相关资源 Sun 公司 Flash 技术 Sun 开放式存储系统 Sun 公司混合存储池 如何部署包含 Flash 技术的混合存储池以及 Solaris ZFS 文件系统 如何优化系统以便用 Flash 存储器取代硬盘驱动器 Inner Circle 订阅者中心 获得符合您的兴趣和需要的内容： » 更新您的个人资料。 还不是会员？ » 现在加入。 联系 Sun

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摩尔定律仍然有效。处理器的密度越来越大，速度越来越快，价格越来越低，而多核时代把各种优势混合在一起。那么，为何提高应用程序性能还是这么困难和成本高昂？

因为性能瓶颈是输入/输出 (I/O) 能力，而不是原始处理能力。对于现今的数据密集型应用程序来说，寻道时间 (Seek Time) 和旋转延迟时间 (Rotational Latency) 以及 IOPS（每秒钟输入/输出运算次数）已成为比 CPU 速度更加相关的应用程序性能测量指标。

Flash 技术、高性能、功效、可擦除和可重新变成选项能够以合理的价位突破 I/O 瓶颈。基于 Flash 的固态驱动器 (SSD) 的性能远远高于传统的硬盘驱动器 (HDD)，而且成本远低于动态随机存取存储器 (DRAM)，因此，基于 Flash 的 SSD 可取得这些技术在性价比方面的“最有效击球点”。

这就是 Flash 技术正迅速扩大其在企业数据中心中的作用的原因，也是 Sun 公司在开发基于 Flash 的产品中取得领先地位的原因。

Flash 能力创造 IT 架构方面的突破性成就

事实上，Sun 公司是在其完整系统产品组合（包括 Sun Blade 系统、Sun x64 系统和 Sun CoolThreads 服务器）中最早集成 Flash 技术的大型系统供应商之一。而且，Sun 公司的新型 Flash Module（世界上最早的企业级质量、具有开放标准的 Flash 设计）现在可供开发人员和 OpenSolaris Storage 社区促进 Flash 创新。

然而，Flash 技术提供可在 IT 架构方面（尤其是在存储环境中）创造真正具有突破性意义的成就的额外能力。例如

• 加快事务处理：如果您拥有高级偏写 (write-biased) Flash（针对写操作优化的 Flash 存储器），Flash 就可以为同步请求提供非常快速的响应，而同步请求在数据密集的事务处理应用程序中很常见。Flash 可以用作这些运算的缓冲器。
• Flash 可用作高速缓存：Flash 可作为 3 级或 4 级高速缓存（取代成本更高的 DRAM）使用和管理。它有效地创建一个非常大的二级缓存，这样，当某些运算被从主存储器高速缓存中逐出时，这些运算进入一个基于 Flash 的偏写高速缓存中，使您能够拥有一个更大的工作集。

此外，当与其他 Sun 技术结合在一起时，基于 Flash 的 SSD 可提供新的方法来构建提高性能、减少功耗和降低总成本的存储环境。而 Sun 公司独特的混合存储池 (Hybrid Storage Pool) 概念就是最好的示例。

混合存储池：无与伦比的性价比

混合存储池是一种新方法，这种方法可构建将数据放在可以最有效地利用的地方的存储基础设施。混合存储池将基于 Flash 的 SSD 用作一个新的存储层，即一个介于传统无旋转介质（如 15K RPM HDD）和成本更高的存储器（如 DRAM）之间的一层。

在多数情况下，这意味着利用基于 Flash 的 SSD 增强现有环境，而不需要用基于 Flash 的设备更换旧的组件。例如，可以把少量基于 Flash 的 SSD 集成到用于数据缓存的存储池中，以极大地提高针对 I/O 最密集的工作负荷的性能。同时，这些基于 Flash 的 SSD 比 DRAM 成本和密度低很多，因此，将基于 Flash 的 SSD、传统 HDD 和基于 DRAM 的设备结合在一起，可使整个存储基础设施快得多地运行应用程序，同时还可以降低基础设施总成本。此外，SSD 可显著降低功耗 — 与无旋转磁盘相比，功耗降低高达 80%。

其他 Sun 创新也发挥关键性作用。例如，Solaris ZFS 文件系统充分利用基于 Flash 的 SSD 的成本和性能优势，进一步提高应用程序和文件系统性能。

“如果您在运行 Solaris ZFS 文件系统的存储系统中添加 Flash 存储 SSD，该存储系统会运行速度更快，而且不需要增加功率。”Sun 公司系统部执行副总裁 John Fowler 指出。“您获得前所未有的性价比，降低您的存储基础设施的总体功耗，提高总体可靠性，而且不需要牺牲任何其他特性。”

Solaris ZFS 透明地将数据缓存在 SSD 上，消除了修改应用程序的必要。而且，与不太先进的文件系统不同的是，ZFS 识别不同介质类型，并优化处理每个类型的方式以使系统吞吐量最大化。

“ZFS 的突出特点是它自动进行数据放置，而对于其他文件系统来说，您必须手动管理在哪里安装什么磁盘，并且需要来回移动数据，”Fowler 先生指出。“它自动将频繁使用的数据导向快速 SSD，而把使用频率不太高的数据导向速度慢、成本低的 HDD。”

具体产品中内置的其他功能可进一步增强基于 Flash 的 SSD 的优势。例如，Sun Storage 7000 系列统一存储系统 (Unified Storage System) 包含有在断电情况下提供写缓存 (Write-Cache) 保护的功能。这些系统还可以利用 DTrace 分析软件，这使管理员可以快速查找和隔离问题，并优化存储性能和容量利用率，同时仍然可以使系统继续在生产中运行。

何时考虑混合存储池

混合存储池是要求最严格的 I/O 密集型存储环境的绝佳替代选择方案。但它也可以解决多种情况下的更多一般性业务问题。下面仅举几个示例：

• 在不扩展数据中心的情况下扩大业务许多公司即将用尽其企业数据中心的空间，无论是因为基于网络的服务的需求激增，还是因为数据中心整合。混合存储池可使企业能够以极少的物理磁盘驱动器即可满足服务水平协议。这通常意味着企业可以在不扩大数据中心空间、功率和散热要求的情况下来继续提高其服务数量和质量。
• 降低存储设施的总体拥有成本 (TCO)。将 Sun Storage 7000 系列作为混合存储池的基础可在以下几个方面降低 TCO：它可以在不使用价格不菲的高功耗 15K RPM 驱动器的情况下提供等同性能和更好的吞吐量，它可以用传统基础设施所需物理空间的一小部分来提供相同的存储容量，而且，与可替代的私有系统相比，可节约大量许可证费用。

例如，如果一个拥有 350 GB 工作集的应用程序环境需要 30,000 IOPS 来满足服务水平协议，就只需要 100 台 15K RPM HDD。如果这些驱动器为 300GB，耗电 17.5 瓦，每台成本为 750 美元，此传统环境可提供所需的 IOPS，拥有 30TB 容量，花费 75,000 美元购置成本，耗电 1.75 千瓦时。

使用混合存储池，六台 64 GB SSD（每台 1,000 美元）即可提供所需的 30,000 IOPS，并可保存 350GB 工作集。低成本、高容量的驱动器可用来存储剩余的数据；30 台 1TB 7200 RPM 驱动器（每台 689 美元（总共 20,670 美元），耗电 13 瓦，可提供经济而有效的 HDD 存储能力。节约非常显著：购买价格节约 64%，电费节约 77%。