SSD在分层存储中应用更高能效表现

2011 年 10 月 13 日 0条评论 3,240次阅读 0人点赞

单纯由Flash存储器组成的固态磁盘阵列仍太过昂贵，因此目前主流的Flash存储器企业存储应用，都采用Flash存储器搭配传统硬盘的混合式架构，又分为充当分层存储中的高速层，以及充当辅助DRAM的第二层磁盘快取等两种主要应用形态。

　　随着以NAND Flash存储器为基础的固态硬盘（SSD）价格逐渐降低，固态存储装置的应用范围也逐渐扩大，除了作为高端笔记本电脑或高端服务器的内接磁盘外，也开始被应用到企业级外接存储设备上。

分层存储中的高速层

辅助DRAM的第二层磁盘快取存储器

由于个别厂商产品定位、架构等方面的差异，目前SSD在外接存储设备上的应用形成了3种型态：

　　- 纯粹的固态式磁盘阵列：以Flash存储器作为存储介质，搭配DRAM磁盘快取存储器组成纯固态磁盘阵列，借以摆脱传统硬盘搜索回应时间的瓶颈，供对IOPS能效有特殊需求的用户使用。

　　- 分层存储中的高速层：利用SSD取代过去的1.5万转硬盘，作为分层存储机制中的高速存取层，用以存放存取频率最高的“热点”数据。

　　- Flash磁盘快取存储器：利用Flash存储器作为第2层的磁盘快取存储器，辅助DRAM构成的第1层磁盘快取存储器。

　　很久以前，就已有厂商推出以DRAM为基础的高速固态磁盘阵列，但为了将数据长期存放在属于挥发性存储器的DRAM上，必须搭配以复杂的电源供应与备份机制，而NAND Flash存储器与SSD的速度虽然比不上DRAM,但能作为一种成本相对较低、且为非挥发性的固态存储介质，因此DRAM+ Flash存储器的组合很快便成为纯固态式磁盘阵列的主要型式。尽管如此，纯固态磁盘阵列的成本仍非常高昂，而且为了确保足够的能效，往往还需搭配使用非主流的主机端传输介面，如InfiniBand或PCI-e等，以致限制了应用领域。

　　在成本考量下，相比于纯固态式的存储系统，混合使用NAND Flash存储器与传统硬盘的混合存储系统，显然更为实用的多。因此当前Flash存储器/SSD硬盘在企业存储设备中的主流应用，便是另外两种型态-即分层存储与第2层磁盘快取存储器，由此也形成了两大阵营。

　　分层存储中的SSD

　　分层存储是个由来已久的作法，可按存取时间或存取频率区分，将数据分别存放到不同存取速度/成本的存储介质上，从而在存取能效与成本间取得较佳的平衡。

　　分层操作可以手动方式执行，也可以软件程序自动执行，但考虑到企业存储环境的复杂性、管理人员的操作负担，以及因应存取行为变化、即时调整数据分布组态以达到最佳化分层效果的要求，任何非自动化的分层存储管理，在实务上都是难以执行的，唯一的选择就只有自动化分层存储。

　　早期的自动化分层存储产品多半是针对特定应用程序（最常见的是邮件），且采独立部署的软件形式，搭配不同的存储装置运作（如磁盘阵列与磁带等）。不过Compellent、3PAR等厂商，在2005年前后推出了整合在磁盘阵列控制器中的自动分层存储技术，把分层存储整合在存储设备底层，成为一种与前端应用程序无关、适用范围更广的分层存储应用型态。

　　分层式存储的目的，是利用不同能效/价格的存储设备组成存储系统，借以适应前端不同应用的需求，让关键应用使用高能效存储装置，非关键应用则使用能效较低但也较廉价的存储装置，以便在控制存储成本的同时，又确保关键应用可获得必要的能效。

　　在SSD普及之前，通常是以不同转速的硬盘来构成存储分层，典型如：

　　第1层：能效最高、但单位容量价格也最贵的1.5万转FC或SAS介面硬盘。

　　第2层：能效与单位容量价格中等的1万转FC或SAS介面硬盘。