《電子技術(shù)應(yīng)用》
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如何用固態(tài)硬盤(SSD)創(chuàng)建零級(jí)存儲(chǔ)
摘要: 目前,,又出現(xiàn)了一種新型存儲(chǔ)層:Tier 0,。Tier 0是一種固態(tài)存儲(chǔ)器存儲(chǔ),在Tier 1的基礎(chǔ)上提高性能,。過(guò)去,,Tier 0的存儲(chǔ)形式為RAM磁盤,價(jià)格不菲,。實(shí)際上,,為了降低RAM磁盤的較高成本,你不僅需要確保由存儲(chǔ)引起的性能問(wèn)題,,還應(yīng)該說(shuō)明在RAM磁盤上的投資能得到回報(bào),。
Abstract:
Key words :

  目前,又出現(xiàn)了一種新型存儲(chǔ)層:Tier 0,。Tier 0是一種固態(tài)存儲(chǔ)器存儲(chǔ),,在Tier 1的基礎(chǔ)上提高性能。過(guò)去,,Tier 0的存儲(chǔ)形式為RAM磁盤,,價(jià)格不菲。實(shí)際上,,為了降低RAM磁盤的較高成本,,你不僅需要確保由存儲(chǔ)引起的性能問(wèn)題,還應(yīng)該說(shuō)明在RAM磁盤上的投資能得到回報(bào),。

  但是,,目前這種情況已經(jīng)發(fā)生了變化。固態(tài)硬盤成本降低,,數(shù)據(jù)中心可以更加容易地采用SSD技術(shù),。盡管SSD成本降低,吸引力增強(qiáng),,但公司還是會(huì)首先考慮性能問(wèn)題,,然后才決定是否選擇SSD技術(shù)。

  要?jiǎng)?chuàng)建Tier 0存儲(chǔ),首先應(yīng)明確需要存儲(chǔ)哪些數(shù)據(jù),。

  要與4U SSD匹配的性能需要巨大,、昂貴的磁盤陣列。以及大型磁盤LUN對(duì)多個(gè)硬盤分條,。根據(jù)常理,,簡(jiǎn)單才能勝出。4U SSD簡(jiǎn)單實(shí)用,,大型磁盤陣列采用驅(qū)動(dòng)器安裝,,復(fù)雜繁瑣,兩者之間,,大多數(shù)用戶都會(huì)選擇SSD,。

  SSD有兩種形式:基于RAM的系統(tǒng)和基于閃存存儲(chǔ)器" title="閃存存儲(chǔ)器">閃存存儲(chǔ)器的系統(tǒng)。閃存存儲(chǔ)器正在改變SSD,。盡管閃存的性能不如RAM系統(tǒng),,但是相比傳統(tǒng)的磁盤陣列——即使是高性能陣列,速度明顯加快,,從而成為某些數(shù)據(jù)中心的完美解決方案,。

  基于RAM的系統(tǒng)價(jià)格比閃存要貴。例如,,目前閃存SSD的容量購(gòu)買點(diǎn)通常為2TB,。2TB的閃存存儲(chǔ)器通常需要19萬(wàn)美元?;赗AM的SSD容量通常為128GB,,需要7萬(wàn)美元。如果購(gòu)入2TB的RAM SSD,,費(fèi)用將超過(guò)100萬(wàn)美元,。

  目前,閃存SSD的銷售量超過(guò)RAM SSD(從總?cè)萘可现v),,不過(guò)RAM SSD系統(tǒng)的銷售量也在增長(zhǎng)。如果你需要RAM SSD,,可以調(diào)整額外的開(kāi)支,。

  與閃存SSD系統(tǒng)不同的是,RAM系統(tǒng)對(duì)寫(xiě)入的數(shù)據(jù)量沒(méi)什么要求,。閃存系統(tǒng)能處理的寫(xiě)入數(shù)據(jù)量有一個(gè)理論限制值,。另外,閃存系統(tǒng)無(wú)法提供和RAM系統(tǒng)相同的寫(xiě)操作性能,。

  因此,,如果文件非常活躍,I/O" title="I/O">I/O寫(xiě)操作頻繁,,具有恢復(fù)日志和撤銷片段,,那么RAM系統(tǒng)就是不錯(cuò)的選擇。如果在數(shù)據(jù)庫(kù)環(huán)境中,,恢復(fù)日志和撤銷片段影響了當(dāng)前磁盤的I/O性能,,此時(shí)利用RAM就能迅速提高I/O性能,實(shí)現(xiàn)投資回報(bào),。

  怎么創(chuàng)建Tier 0

  創(chuàng)建Tier 0的第一步是明確需要存儲(chǔ)哪些數(shù)據(jù),。采用RAM系統(tǒng)后,這些應(yīng)用程序的I/O讀操作事務(wù)性能較高,。在這些應(yīng)用程序中,,某些特定文件處于“熾熱”狀態(tài),也就是說(shuō),,這些文件非?;钴S,需要的I/O高于磁盤子系統(tǒng)所能提供的I/O,。

  我們回頭看看前面的情況,,即數(shù)據(jù)庫(kù)的恢復(fù)日志和撤銷片段安置在RAM磁盤中。有三種可行的解決方案:升級(jí)為更快(更貴)的磁盤陣列;在陣列中更多的硬盤間傳播數(shù)據(jù)(只是你更容易遭受雙硬盤故障的情況);購(gòu)買SSD,。這些應(yīng)用程序的I/O讀操作性能很高,,與閃存存儲(chǔ)器相比,非常適合采用RAM系統(tǒng),。安裝RAM SSD的另外一個(gè)優(yōu)勢(shì)為延遲期很低,。雖然許多應(yīng)用程序同時(shí)具備低延遲、高IOPS的特性,,但是相對(duì)而言,,延遲期比IOPS的頂峰絕對(duì)數(shù)量更加重要。

  在閃存系統(tǒng)中工作良好的數(shù)據(jù)往往來(lái)自讀操作密集型的應(yīng)用程序,,至少是讀操作比較頻繁的程序,。閃存系統(tǒng)如果具有足夠的RAM緩存,就能支持大量的讀操作,,也就意味著其適用的應(yīng)用程序?qū)Υ疟PI/O要求較高,,但是無(wú)法判斷個(gè)人文件,如數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)等,。

  相比RAM系統(tǒng),,閃存系統(tǒng)容量大、能耗低,。由于閃存SSD可用容量較大,,因此能將整個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)遷移到SSD中,。

  保護(hù)Tier 0

  如何保護(hù)這種新型的Tier 0?畢竟,Tier 0是一種存儲(chǔ)器,。通常,,閃存在模塊中捆綁出售,而模塊分布在陣列組里,,其中一個(gè)模塊作為奇偶校驗(yàn)硬盤,。這樣就能有效構(gòu)建RAID 3保護(hù)策略。同樣,,與USB驅(qū)動(dòng)器中的存儲(chǔ)器類似,,閃存硬盤維護(hù)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)不需要消耗能源。

  RAM硬盤時(shí)刻需要能源,,數(shù)據(jù)保護(hù)成為最重要的問(wèn)題,。一些RAM系統(tǒng)采用電池備份方式,具有內(nèi)置硬盤,,萬(wàn)一系統(tǒng)由于人為原因或缺電原因被關(guān)閉,,也能存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。在沒(méi)電的時(shí)候,,RAM硬盤電池能夠供系統(tǒng)運(yùn)行,,同時(shí)將數(shù)據(jù)復(fù)制到硬盤中,以防電池耗盡了,,電力還沒(méi)有恢復(fù),。

  基于RAM的SSD還采用糾錯(cuò)存儲(chǔ)器(ECC)技術(shù)和IBM的Chipkill 技術(shù)。(惠普公司也提供相似技術(shù),,稱為Chipspare),。這些技術(shù)都提供先進(jìn)的糾錯(cuò)和改錯(cuò)技術(shù),保護(hù)計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)系統(tǒng)免受存儲(chǔ)晶片故障的影響,,以及存儲(chǔ)片端口多位故障的影響,。

  例如,Chipkill技術(shù)通過(guò)在多個(gè)存儲(chǔ)晶片中分散ECC位數(shù),,實(shí)現(xiàn)糾錯(cuò)功能;這樣,,一片存儲(chǔ)晶片發(fā)生故障,只會(huì)影響一位ECC,。因此,,即使一片晶片完全發(fā)生故障,系統(tǒng)也能重建存儲(chǔ)內(nèi)容,。

  Chipkill技術(shù)結(jié)合了動(dòng)態(tài)位遷移技術(shù),,因此如果晶片發(fā)生故障(或超過(guò)位錯(cuò)誤的臨界值),,閑置的存儲(chǔ)晶片就可以替代故障晶片,。這種理念與RAID的理念相似,,能夠保護(hù)磁盤故障,只不過(guò)現(xiàn)在是將理念運(yùn)用到單個(gè)的存儲(chǔ)器晶片中,。20世紀(jì)90年代,,IBM公司開(kāi)發(fā)Chipkill技術(shù)時(shí),主要針對(duì)主框架和高端Unix系統(tǒng),,但是Chipkill技術(shù)現(xiàn)在主要在SSD中使用,。IBM公司對(duì)Chipkill技術(shù)影響的研究表明,Chipkill能使存儲(chǔ)器系統(tǒng)中數(shù)據(jù)丟失的概率降低兩個(gè)數(shù)量級(jí),。

  基于RAM的系統(tǒng):是綠色環(huán)保" title="綠色環(huán)保">綠色環(huán)保嗎?

  基于RAM的系統(tǒng)綠色環(huán)保嗎?如果比較每TB容量消耗的電量,,那答案就是否定的,但現(xiàn)實(shí)中并非這么比較,。一直以來(lái),,如果應(yīng)用程序的磁盤I/O性能不佳,都是通過(guò)創(chuàng)建LUN,,部署高性能硬盤,,以提高性能。陣列中硬盤越多,,磁盤的I/O速度越快,。這些額外的硬盤需要更多能耗,尤其是采用非虛擬化" title="虛擬化">虛擬化存儲(chǔ)技術(shù)時(shí),,非虛擬化環(huán)境中的大量磁盤容量得不到利用,。為了提高速度,用戶不得不犧牲容量利用率,。

  SSD無(wú)需額外的硬盤,,而是在硬盤之外提高速度。因而需要的硬盤數(shù)量較少,,能源消耗速率也就較低,。

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