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技巧:用固態硬盤(SSD)創建零級存儲

/ 2010-10-26 網絡整理

目前,又出現了一種新型存儲層:Tier 0。Tier 0是一種固態存儲器存儲,在Tier 1的基礎上提高性能。過去,Tier 0的存儲形式為RAM磁盤,價格不菲。實際上,為了降低RAM磁盤的較高成本,你不僅需要確保由存儲引起的性能問題,還應該說明在RAM磁盤上的投資能得到回報。

但是,目前這種情況已經發生了變化。固態硬盤成本降低,數據中心可以更加容易地采用SSD技術。盡管SSD成本降低,吸引力增強,但公司還是會首先考慮性能問題,然后才決定是否選擇SSD技術。

要創建Tier 0存儲,首先應明確需要存儲哪些數據。

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對多個硬盤分條。根據常理,簡單才能勝出。4U SSD簡單實用,大型磁盤陣列采用驅動器安裝,復雜繁瑣,兩者之間,大多數用戶都會選擇SSD。

SSD有兩種形式:基于RAM的系統和基于閃存存儲器的系統。閃存存儲器正在改變SSD。盡管閃存的性能不如RAM系統,但是相比傳統的磁盤陣列——即使是高性能陣列,速度明顯加快,從而成為某些數據中心的完美解決方案。

基于RAM的系統價格比閃存要貴。例如,目前閃存SSD的容量購買點通常為2TB。2TB的閃存存儲器通常需要19萬美元。基于RAM的SSD容量通常為128GB,需要7萬美元。如果購入2TB的RAM SSD,費用將超過100萬美元。

目前,閃存SSD的銷售量超過RAM SSD(從總容量上講),不過RAM SSD系統的銷售量也在增長。如果你需要RAM SSD,可以調整額外的開支。

與閃存SSD系統不同的是,RAM系統對寫入的數據量沒什么要求。閃存系統能處理的寫入數據量有一個理論限制值。另外,閃存系統無法提供和RAM系統相同的寫操作性能。

因此,如果文件非常活躍,I/O寫操作頻繁,具有恢復日志和撤銷片段,那么RAM系統就是不錯的選擇。如果在數據庫環境中,恢復日志和撤銷片段影響了當前磁盤的I/O性能,此時利用RAM就能迅速提高I/O性能,實現投資回報。

怎么創建Tier 0

創建Tier 0的第一步是明確需要存儲哪些數據。采用RAM系統后,這些應用程序的I/O讀操作事務性能較高。在這些應用程序中,某些特定文件處于“熾熱”狀態,也就是說,這些文件非常活躍,需要的I/O高于磁盤子系統所能提供的I/O。

我們回頭看看前面的情況,即數據庫的恢復日志和撤銷片段安置在RAM磁盤中。有三種可行的解決方案:升級為更快(更貴)的磁盤陣列;在陣列中更多的硬盤間傳播數據(只是你更容易遭受雙硬盤故障的情況);購買SSD。這些應用程序的I/O讀操作性能很高,與閃存存儲器相比,非常適合采用RAM系統。安裝RAM SSD的另外一個優勢為延遲期很低。雖然許多應用程序同時具備低延遲、高IOPS的特性,但是相對而言,延遲期比IOPS的頂峰絕對數量更加重要。

在閃存系統中工作良好的數據往往來自讀操作密集型的應用程序,至少是讀操作比較頻繁的程序。閃存系統如果具有足夠的RAM緩存,就能支持大量的讀操作,也就意味著其適用的應用程序對磁盤I/O要求較高,但是無法判斷個人文件,如數據倉庫等。

相比RAM系統,閃存系統容量大、能耗低。由于閃存SSD可用容量較大,因此能將整個數據庫系統遷移到SSD中。

保護Tier 0

如何保護這種新型的Tier 0?畢竟,Tier 0是一種存儲器。通常,閃存在模塊中捆綁出售,而模塊分布在陣列組里,其中一個模塊作為奇偶校驗硬盤。這樣就能有效構建RAID 3保護策略。同樣,與USB驅動器中的存儲器類似,閃存硬盤維護存儲數據不需要消耗能源。

RAM硬盤時刻需要能源,數據保護成為最重要的問題。一些RAM系統采用電池備份方式,具有內置硬盤,萬一系統由于人為原因或缺電原因被關閉,也能存儲數據。在沒電的時候,RAM硬盤電池能夠供系統運行,同時將數據復制到硬盤中,以防電池耗盡了,電力還沒有恢復。

基于RAM的SSD還采用糾錯存儲器(ECC)技術和IBM的Chipkill 技術。(惠普公司也提供相似技術,稱為Chipspare)。這些技術都提供先進的糾錯和改錯技術,保護計算機的存儲系統免受存儲晶片故障的影響,以及存儲片端口多位故障的影響。

例如,Chipkill技術通過在多個存儲晶片中分散ECC位數,實現糾錯功能;這樣,一片存儲晶片發生故障,只會影響一位ECC。因此,即使一片晶片完全發生故障,系統也能重建存儲內容。

Chipkill技術結合了動態位遷移技術,因此如果晶片發生故障(或超過位錯誤的臨界值),閑置的存儲晶片就可以替代故障晶片。這種理念與RAID的理念相似,能夠保護磁盤故障,只不過現在是將理念運用到單個的存儲器晶片中。20世紀90年代,IBM公司開發Chipkill技術時,主要針對主框架和高端Unix系統,但是Chipkill技術現在主要在SSD中使用。IBM公司對Chipkill技術影響的研究表明,Chipkill能使存儲器系統中數據丟失的概率降低兩個數量級。

基于RAM的系統:是綠色環保嗎?

基于RAM的系統綠色環保嗎?如果比較每TB容量消耗的電量,那答案就是否定的,但現實中并非這么比較。一直以來,如果應用程序的磁盤I/O性能不佳,都是通過創建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存儲技術時,非虛擬化環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。因而需要的硬盤數量較少,能源消耗速率也就較低

文本Tag: 固態硬盤 零級存儲
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