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击破存储I/O瓶颈 固态盘打造高性能利器
2011-09-02 10:08:05 来源:至顶网 作者:【
关键词:固态盘 固态存储
 
硬盘存储性能无法跟上服务器性能或者网络带宽的步伐,结果造成计算资源的不均衡,导致I/O瓶颈和过量配置的存储空间,从而浪费成本并出现存储蔓延的情况。

  无论在任何规模的企业中,数据都在以惊人的速度不断增长着,不仅仅是新数据,老数据仍然有一定的保存价值。同时,各种终端、搜索、媒体、电子商务网站(例如亚马逊、雅虎、eBay)、Facebook和Twitter等社交网站也加速了数据的增长。

  随着企业更好地利用商业分析技术,传统高性能计算开始更多地用于数据密集型的复杂环境,数据不仅在呈几何级增长,而且访问数据的方式也在悄然发生改变。例如,数据分析从传统的批处理、报告模式转向特定、按需的实时访问模式。前者需要连续扫描大量数据,而后者则要求随机I/O,这对现有存储基础设施也是一个不小的挑战。

  服务器在容量和性能方面都有显着增长以满足计算需求。然而存储,虽然满足了数据量的需求,但是却无法很好应对数据访问的问题。数据中心内,存储、服务器和网络设备的增长继续推动着空间、能源、制冷和管理的需求。

  硬盘存储性能无法跟上服务器性能或者网络带宽的步伐,结果造成计算资源的不均衡,导致I/O瓶颈和过量配置的存储空间,从而浪费成本并出现存储蔓延的情况。

  I/O瓶颈不是一夜之间就出现的,这个问题存在了很多年。过去几十年,我们看到了固态盘技术的巨大变化,分析公司IDC和Gartner都预测到固态盘技术的快速成长,尤其是用于企业级计算的固态盘。

  英特尔SSD的尺寸正从34nm工艺过渡到25nm工艺。以前的X25和X18系列品牌被更名为300、500和700系列,而近期发布的产品包括替代X25-M的25nm 的320,以及34nm、2位多级单元(MLC)的510。由此可见,英特尔即将成为一家强大且垂直整合的闪存供应商,能以晶圆代工和成品级产品与OCZ、Samsung/Seagate/Fusion-io、STEC、Toshiba/Violin和其他厂商相较量

  事实上,固态硬盘比硬盘更为坚固耐用更加节能,而且缓解了传统机械硬盘的性能瓶颈,加快了个人电脑上很多任务处理,例如启动操作系统、打开文件或偏爱的应用软件时的速度。实际上,从传统机械硬盘升级至英特尔的固态硬盘产品,能够为用户带来一次非常显着的性能提升,固态硬盘将使整体系统响应能力提升最高达66%。

  推动固态盘技术增长和普及的因素有很多:硬盘技术表现欠佳造成了性能上的差距;闪存技术的变革,尤其是NAND闪存,随着容量增加而价格下降,提升了闪存与硬盘在经济效益方面竞争的优势;闪存的可靠性,SLC闪存更多地用于保证企业级可靠性;多核处理器被广大用采用;新的数据密集型工作负载是随机访问数据的。

  如今,微处理器与硬盘存储设备之间的性能差距愈加明显。过去一段时间,处理性能和网络性能增长速度明显超过硬盘性能,这导致处理和网络和通过硬盘可用I/O之间的差距。为了弥补这一点,IT管理者通常会增加更多的外置硬盘设备和DRAM来减速吞吐。

  增加DRAM能够让系统在内存中保存更多任务以避免磁盘延迟,增加硬盘则可以增加吞吐,让I/O操作能够并行化,例如条带在组成RAID的多个硬盘上。这有助于缩小性能差距,但是增加了管理环境的成本和难度,而且能源、机架空间以及TCO也更高。

  企业级服务器在数据中心内运行的应用从Web 2.0到高性能计算再到业务分析,这将产生成千上万的随机IOPS,如今的硬盘显然无法满足这样的IOPS需求,它适合于大容量、大块连续数据,但是并不擅长以高IOPS提供小块的随机数据。硬盘的物理特性使其对于增加应用吞吐来说是一个高成本的选择。因此,CPU因为需要等待数据而利用率偏低。

  基于闪存的固态存储设备震动了整个行业。固态存储性能远高于硬盘,缩小了微处理器与存储之间的I/O差距。CPU将不用再等待数据,从而满足了注重性能的应用的需求,而且用户将看到所需机架空间和能源更少,服务器利用率增加,这都将提高整体拥有成本。而且,系统可靠性也有提升,因为固态盘没有任何活动的部件。

  通过融合闪存技术作为一个新的存储层,这将大幅度减少CPU到存储的瓶颈。这种新的存储层抹平了DRAM、磁盘和磁带等现有存储层之间的性能不均衡。

  如今,大多数固态盘解决方案是基于SATA、SAS或者FC接口的磁盘格式。硬盘存储作为DAS或者NAS连接起来,不管是哪种连接,DAS是最接近CPU的,提供了价格和性能上的优势,这也同样适用于固态盘。直接连接固态盘的性能比NAS高出10倍以上。

  英特尔在今年3月发布了第三代固态硬盘320系列,采用25纳米制程NAND闪存,构建于高性能X25-M SATA固态硬盘的基础之上,不但具备更高的性能和可靠性,还提供了多种更高存储容量的选择。

  此外,320系列固态盘具有更显着的成本优势,增加了数据安全和断电管理功能,并利用固态硬盘上的闲置存储区域来部署新增的冗余功能以保护用户的数据,即使是在断电情况下也可实现,加之高吞吐量显着可以显着增强多任务处理能力,很好地满足了有硬盘升级需求的个人用户以及企业IT部门,亦或是希望在数据中心内部署固态硬盘的企业。

      

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