e-works数字化企业网  »  文章频道  »  基础信息化  »  存储

闪存阵列:极速响应,激发数据价值

2017/8/4    来源:e-works    作者:e-works吴丽萍      
关键字:存储  闪存阵列  
闪存阵列主要是为了解决高IPOS和低延时的问题,针对海量数据中心业务,应用系统数据访问频度分布均匀,对IO性能要求很高,或者大规模应用整合后带来的高IO性能要求。

 
    五、闪存阵列分类
 
    在闪存存储阵列中主要有两种类型,一种是直接在存储阵列中全部使用Flash模块或者固态硬盘SSD构成全闪存存储。另一种是与传统磁盘一起使用构成混合存储,这种结构能充分利用机械磁盘的大容量,低成本优势和SSD的高性能优势。混合阵列意通常可分为支持全闪存配置,或者带有自动分层存储技术的传统阵列。
 
    (一)全闪存阵列
 
    全闪存阵列是指完全围绕闪存设计、由固态存储介质(通常是NAND闪存)构成,不含机械硬盘(HDD)的独立存储设备。它可用于增强磁盘阵列的环境性能,支持特定的高性能需求和功能,并克服对闪存存储独有的写/擦除周期的挑战。全闪存阵列从设计上就是为闪存盘服务的,比如它会为闪存提供足够的后端带宽,及时清除缓存,力争做到闪存的磨损均衡,并为防止闪存故障的发生做了多层冗余优化。
 
   1、主要优点: 
 
    1.1 不需要使用服务器端的SSD或者PCIe卡,他们可以像目前的磁盘阵列一样在SAN配置环境中进行共享,这点对那些有许多潜在服务器主机需要加速的用户具有吸引力,也可用于提供高可用和支持VMware的服务器虚拟化实施。 
 
    1.2 与混合闪存系统相比,全闪存存储系统提供更快、同时也更一致和更可预测的性能。与混合阵列不同,它们的控制器可以忽略决定哪些数据集应该放在闪存以及在两个存储区域之间实际往返移动数据所需要周期的高速缓存和分层运算法则的系统开销。全闪存系统的数据都置于固态存储内,在服务器虚拟化之类的高动态环境中,不像高速缓存或者分层系统那样容易受工作量变化的影响。不会有高速缓存或者层"丢失"的风险,这种破坏性的场景之下,所需数据没有如期在闪存上而从磁盘获取数据时应用被迫等待。
 
    2、全闪存阵列功能:
 
    2.1 增强性能 
 
    全闪存阵列的第一个功能是作为对已有的基于磁盘的基础设施的高性能存储设备的增强。新技术最早的采用者通常是处于最前沿的、似乎不惜代价需要更多性能的用户。现在,这些闪存设备成本已经下降,但通常只是用于增强性能。在这种环境里,全闪存系统能够为游戏或者事务数据库等在线应用在负载高峰期的时候的运行提供了临时或兼任的块存储区域。闪存设备还可以充当闪存层,也能够加速存储在硬盘阵列的应用,或者为虚拟服务器和VDI环境提供网络化的高性能高速缓存。
 
    2.2 取代HDD阵列 
 
    全闪存阵列的第二个功能是以全闪存的形式取代已有的基于磁盘的存储阵列。这些解决方案的部署与第一组功能相同的基本技术,具有专为闪存存储设计的控制器和内部架构,但也加入了存储服务。作为传统的磁盘阵列的替代者,全闪存阵列需要满足市场上对卷管理、快照和复制之类的功能的需求,有些也提供多协议功能的基于块和基于文件的存储。现在的全闪存阵列基本都包含了重复数据删除、自动精简配置和压缩之类的企业级存储功能。
 
    3、全闪存阵列分类
 
    全闪存阵列的架构可分为基于闪存模块的AFA和基于固态硬盘SSD的SSA:
 
    3.1 基于闪存模块AFA (All Flash Array):基于闪存的架构,所有的存储介质是Flash模块。
 
 AFA
 图26 基于闪存模块AFA
 
    3.2 基于固态硬盘SSD的SSA(Solid-State Array):基于闪存的架构,所有的存储介质是固态硬盘。
1
图27 基于固态硬盘SSD的SSA
 
    3.3 AFA和SSA两者的区别:
 
    首先,AFA是专为闪存而设计,硬件加速I/O有助于更好的提高性能,延迟更低,闪存阵列中的控制器及算法均经过了特殊的优化, 以充分发挥Flash的高性能。闪存阵列中数据流通常由闪存控制芯片管理, 这些芯片一般会均匀的分布在所有的闪存模块上. 闪存阵列的控制器来处理耐久性问题;其次,Flash模块比SSD更快,容量更大,广泛并行的分布式设计加上高速接口,数据路径更快,确保对更多的数据进行分析。最后,SSD的封装技术不但限制了容量和接口速率,还导致更多的单点故障以及性能下降。
 
    (二)混合阵列
 
    混合阵列是同时使用固态硬盘SSD和传统磁盘HDD来满足性能和容量需求的外部存储系统。具备自动分层功能的混合存储阵列成本低于全闪存阵列,既可以依靠部署在阵列上的SSD来显著提升性能,又依靠可扩展的HDD保证阵列中有足够的存储空间可用。。
 
    1、混合闪存存储的主要优点:
 
    1.1 由于混合闪存阵列配置了快速高性能的SSD,所以能够满足超高IOPS的应用要求,目前市面上企业级的传统混合闪存阵列顺序读取基本可达到几十万IOPS,融合闪存阵列甚至能达到百万IOPS。
 
    1.2 混合闪存阵列可以兼容传统大容量HDD,可以直接有效的扩展存储能力,保证阵列中有足够的存储空间可用;
 
    1.3 通过利用分层技术,HDD以最经济的方式存储数据,而SSD为企业日常管理过程中产生的新数据提供所需的性能和速度,企业能利用混合闪存阵列实现成本和性能的完美平衡,若要最大限度发挥闪存性能,又充分利用IT预算,这一组合无疑最具有现实意义。
 
    1.4 节省空间和能耗:在满足相同性能的情况下,混合闪存存储需要的闪存盘数量比机械盘数量小,而且单块闪存盘的功耗比机械盘低,因此,混合闪存在空间和能耗方面具有优势。
 
    2、混合闪存阵列的价值:
 
    2.1 战略价值:随着闪存性能的提高的价格的降低,混合闪存存储在数据中心的应用越来越多,与全闪存阵列想比,混合闪存阵列可以说是两全齐美,既能够为要求苛刻的常用应用带来快速的高性能闪存,有可以向不常用的旧数据或冷数据提供低成本的大容量存储,虽然有些工作负载在任何时候都要求高速度,企业往往需要同时支持高性能应用,以及不需要昂贵存储的非常用数据,这就是为什么大多数的企业只使用单个存储区域网络(SAN)就可以鱼与熊掌兼得。企业可以将热数据存储在闪存上,利用闪存阵列的性能优势对数据进行快速挖掘,进行决策,及时调整业务的运行模式,增强企业竞争力。
 
    2.2 经济价值:借助混合阵列,固态硬盘提供高性能处理,机械硬盘则保存企业需要或希望保留的,不经常不被访问的就旧数据,企业希望在闪存层兼顾高性能和低延迟,同时利用大容量和低成本的硬盘长久的保存数据,混合闪存实现可每GB成本和每秒进行读写(IOPS)成本之间的平衡,满足企业需要。最佳的混合阵列是通过为客户提供自主的管理且灵活支持全闪存或混合驱动器类型,并为客户多样化的工作负载提供最经济的解决方案,从而优化成本。
 
    3、混合闪存分类:
 
    3.1传统混合闪存阵列:

    这种类型的闪存系统把少量(通常不到10%)闪存介质与绝大多数机械硬盘(HDD)整合到一起,利用块分层,以相等成本提供比单独HDD更高的性能。这种设计类型的目标就是获得闪存的性能,但是只是保守地使用高速闪存介质,降低总体成本,同时能利用HDD较大的可用容量。

    大部分混合阵列都包括自动分层功能,以便把SSD作为高速数据层来充分利用起来。混合闪存阵列按照每GB来定价,这个价格虽然高于普通HDD存储阵列,但是比全闪存存储阵列还是要低得多。

     传统混合阵列所面临的挑战是:它们并不适合所有负载。例如,它们不是基于闪存设计的架构,不能完全发挥闪存的性能优势,不能提供最高的服务水平和最低延迟。如果应用数据位于HDD层,可能会导致最终用户响应时间差。为什么?因为混合阵列使用不同的算法来均衡闪存和HDD上的数据放置。这些算法的表现如何通常不得而知,直到该阵列用于生产。此外,随着时间的推移,如果硬要应用负载发生变化或者存储阵列中加入更多数据,那么数据放置的效率和有效性可能会有所不同。针对那些支持闪存缓存而部署的一个最新变化就是:把自动分层与作为缓存的闪存整合到一起。通过添加作为缓冲的闪存,可缓解围绕自动分层的一些挑战。这样,缓存中的数据就能迅速被主机访问——即使这些数据位于不经常被访问的层。
 
 1 
 
    3.2 融合闪存阵列:

     融合闪存阵列是闪存业界的一项全新理念,这类新的存储阵列采用闪存为先考虑而设计,把整个应用或数据卷放在闪存上,就像一个全闪存阵列,但是也支持HDD,又称全闪存配置的混合阵列,为了实现更大的可扩展性并能够把一些数据放在HDD上;融合闪存阵列可实现全闪存阵列的高性能和低延迟、混合阵列的经济适用性、统一阵列的敏捷性(支持工作负载均衡、文件共享和对象访问)以及高端阵列的扩展和恢复能力。

     事实上,许多厂商提供的融合闪存阵列就是全闪存阵列配置,用户可以选择全闪存配饰或者混合HDD配置,这无疑增加了存储扩展的灵活性,性能方面也可以得到满足。全闪存阵列和全闪存配置的混合阵列(融合闪存阵列)之间的界限越来越模糊,很多闪存优化功能以前只在AFA中存在,后来也才加入到融合阵列中了,这两者的性能已经不像过去那样具有显著区别了。
 
 1 
 
     (三)全闪存阵列和混合闪存阵列区别一览表:
 
11

责任编辑:吴丽萍
本文为e-works原创投稿文章,未经e-works书面许可,任何人不得复制、转载、摘编等任何方式进行使用。如已是e-works授权合作伙伴,应在授权范围内使用。e-works内容合作伙伴申请热线:editor@e-works.net.cn tel:027-87592219/20/21。
e-works
官方微信
掌上
信息化
编辑推荐
新闻推荐
博客推荐
视频推荐