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探究闪存SSD存储的最佳实施方式(上)

发布时间:2019-04-26 05:31 来源:未知 编辑:admin

  目前有6种不同的闪存固态硬盘(Solid State Disk,SSD)存储的实施方式。各种方式的目标首先是减少延时(latency)、提升每秒输入/输出操作次数(IOPS)和吞吐量的性能,其次是降低存储的总体拥有成本(TCO)。这是第一部分的建议,下面将对上述方式做简明描述并展示其优劣:

  2.PCIe闪存SSD存储卡用作存储系统(SAN存储或NAS)的高速缓存

  将闪存SSD PCIe卡置于服务器的PCIe总线,使得高速缓存离应用程序更近。在这个路径中,没有适配卡、收发器、网络缆线、交换机和存储控制器等。短距离可以减少延时,加速读写之类的所有I/O操作。这和存储加速器不同,所以这些卡通常被称做应用加速器。这种类型的闪存SSD主要是块(block)。在用作高速缓存的时候,需要使用额外的依赖先进先出(first-in,first-out,FIFO)之类的策略将数据移进或移出高速缓存。

  优势:在应用和存储或者存储高速缓存之间的最低的延时。为高事务或高性能应用(OLTP、OLAP、渲染、基因处理和蛋白质分析等)带来重要的、明显的和可量化的差别。

  劣势:占用较高的CPU资源,从5%到25%。而容量相对较低,(虽然FusionIO公司有10TB的双PCIe插槽卡)。这种卡不能在多台物理服务器之间共享。每台物理服务器需要一个或多个卡。由于VM的可移植性和弹性需要共享存储,所以除了用作高速缓存外,无法用于虚拟服务器。高速缓存软件的许可是按每台物理服务器为基础进行计价。大多数的高速缓存软件是块存储(block storage),对于基于文件的存储或者应用基本毫无用处。(Nevex是个例外。)卡的管理是以每个卡为基础,增加管理员的管理工作量,导致高 TCO。

  最佳适用:非常适用于在纳秒到微秒之间性能改善巨大的高性能计算(high-performance compute)集群。其他有效的方案包括OLTP、OLAP、商业智能(business intellegence,BI)、社交媒体、基因处理、蛋白质处理、渲染、安全、脸部识别和地震处理。

  PCIe闪存SSD存储卡为存储系统(存 储厂商可选的)的动态随机存储器(DRAM)提供了较低成本、较高容量和略低性能的延伸。运算法则决定较少的频繁访问的数据,这些数据快速从系统的 DRAM向闪存PCIe SSD高速缓存移动。这个高速缓存是内存的延伸。管理员为这些高速缓存制订策略,决定应该被保留或者固定在闪存高速缓存的数据类型(数据并没有从高速 缓存被剔除)。PCIe闪存SSD用作高速缓存,满足读请求以及NAS环境中的元数据的同时,减少磁盘IO,从而缩短到达和来自存储系统的延时。

  优势:缩短从应用到共享存储的延时。与虚拟服务器、虚拟桌面基础架构(VDI)、VM可移植性和VM弹性工作良好。可在物理服务器和虚拟服务器之间共享。而它不需要服务器资源。

  劣 势:闪存高速缓存的大小受限于存储系统的可用的PCIe插槽(的数量)。用户感觉延时增加和响应时间过长,因为更频繁的高速缓存丢失了从HDD获取数据的 请求。任何既定的存储系统的闪存高速缓存无法被任何其他存储系统共享。最严重的性能瓶颈是最频繁占用存储系统的CPU。当CPU占有率增加时,延时和用户 响应时间也同样增加。TCO趋高或者昂贵。

  最佳适用:非常适合虚拟服务器和VDI。适合提升邮件之类的大流量的应用。当目录和热文件可以固定到高速缓存时,可以有效加速数据库。

  HDD 规格的闪存SSD存储高速缓存在功能上与PCIe闪存SSD存储用作高速缓存类似。它是一种具有相似计算法则的存储加速器。与PCIe闪存SSD卡用于控 制器内不同,HDD规格的闪存SSD位于HDD插槽的存储控制器之后。用于控制器之后意味着较高的容量,同时意味着较高的延时。

  优势:缩短从应用到共享存储的延时。与虚拟服务器、VM可移植性和VM弹性的工作良好。可在多个物理和虚拟服务器之间共享而不耗费服务器资源。与比PCIe规格的相比,每GB的TCO更低。

  劣 势:与PCIe闪存SSD相比容量更大,但受限于闪存SSD容量和磁盘控制器的性能局限。用户感觉延时增加和响应时间过长,因为高速缓存的丢失更频繁出 现,将请求重新指向HDD。一种存储系统的闪存高速缓存无法被任何其他存储系统共享。最严重的性能瓶颈通常是增加延时和用户响应时间的存储控制器。

  最佳适用:非常适合虚拟服务器和VDI。适合提升虚拟环境和邮件之类的大流量的应用。当目录和热文件可以固定到高速缓存时,可以有效加速数据库。

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