“闪存技术详介及公司闪存处理方案部署”

本篇文章3587字，读完约9分钟

在过去的25年中，基于cpu和硬盘的存储系统的性能差距呈指数级增长。 为了满足当今对性能要求极高的APP需求，it专业人员使用了各种各样巧妙的方法来弥补这一差距。 这些方法包括采用有限数量的昂贵缓存，以及各种raid方案和智能固件。 但是，尽管采用了这些改进措施，但一直以来流行的硬盘( hdd )存储系统仍然难以满足当前APP的i/o性能要求。

闪存消除了以前传递的硬盘存储系统中常见的所有旋转延迟和寻道延迟问题，从而提供了优异的性能。 这一点对随机i/o特别有效。 在当今的虚拟化APP环境中，虚拟化的“混合”使i/o访问模式更为随机。 因此，闪存提供的卓越性能至关重要。 另外，闪存的购买价格比缓存便宜得多。 这样，就像以前传递的硬盘存储器一样，可以部署超出缓存容量的闪存。 数据中心多采用闪存，业界巨头最终将闪存价格降到与以前流传的硬盘存储水平相同的水平，随着时间的推移，闪存将成为以前流传的硬盘存储

/ S2/]不是所有闪存驱动器都完全相同

闪存取代了以前从数据中心传输的硬盘存储，但实际上与磁盘介质相比，使用的是硅、电子和非门，可能会影响数据中心APP业务负载的经济性和运行状况 因为在考虑使用闪存之前，需要了解闪存技术的基本知识。

写入耐久性:与以前传递的硬盘存储磁盘介质不同，闪存称为“pe/c”循环，在写入新数据或“编程-擦除”之前保存在闪存中 闪存驱动器最多有几千个pe/c，在最大周期过后，闪存驱动器的性能和可靠性可能会大幅下降，性能可能会下降十分之一。 闪存技术的这一特性限制了闪存驱动器可以执行的写入操作的数量。 闪存的这种限制称为写入耐久性，表示驱动器每天的完全写入次数(或驱动器每天填充的次数)。

写入悬崖:必须在写入块之前清除闪存驱动器中的“与”门块。 也就是说，闪存驱动器必须存储预先擦除的块，以消除每次按需执行擦除过程时可能出现的延迟，从而提高性能，即使写入了小块也是如此。 如果闪存驱动器中的已擦除块不足，特别是如果驱动器已满，或者写入负载较高的操作仍在进行，则闪存驱动器将尝试创建空空闲的“与”门块，因此需要较长的时间(从 闪存驱动器的这种写入性能下降称为写入悬崖。

闪存驱动器的写入耐久性和写入悬崖问题可以通过多种方式解决，从而影响价格和采用寿命。 例如，不延迟/不延迟对悬崖的写入，通常过多分配用于内部事务解决的容量，或采用称为“磨损均衡”的过程，将重复写入同一块的多个新位置

目前，市场上有三种基于写入耐久性的典型公司级闪存驱动器。 为每个APP工作负载选择闪存驱动器可能会影响数据中心的经济性和运行状况。

读优化( ro )或多层单元( mlc )驱动器)与读操作相比，这种类型的驱动器已进行了优化。 一般来说，mlc闪存驱动器的写入耐久性每天填充驱动器1~3次。 mlc闪存驱动器也是价格最低的公司级闪存驱动器。

写入负载较高的( wi )驱动器或单层单元( slc )驱动器) )这种驱动器通常比ro驱动器具有更高的写入耐用性和过多的配置。 slc闪存驱动器的写入耐久性通常每天填充到驱动器20~30次。 耐用性越高，价格就越高，因此slc是最贵、最可靠的公司级闪存驱动器。

混用( mu )或公司级mlc ) mlc )驱动器)从写入耐久性和价格的角度看，这两种驱动器都试图兼顾slc和mlc驱动器的特点。 mu驱动器的典型写入耐久性每天在驱动器中填充5~10次。

在公司的it处理计划中引入闪存

如图1所示，为了提高APP I/o性能，可以在it处理方案的各层采用闪存。 当然，和其他技术一样，没有适合所有招聘方案的方法。 数据中心要实现闪存的经济性和运行性，就必须在适当的APP中使用适当的闪存。

/ S2/]将闪存用作存储阵列的缓存

首先使用闪存的方法之一是使用闪存作为存储阵列第2层的缓存。 其目的是在基于dram的系统缓存和低速硬盘之间放置高速介质。 使用闪存驱动器作为l2缓存的巧妙方法，可以扩展阵列软件。 通过将常用数据移动到闪存高速缓存中，无需从以前传递的硬盘中读取数据，从而缩短延迟，大幅提高APP性能。

在这种方法中，将存储控制器的缓存层与闪存结合起来，可以扩展缓存层并提高性能。 但是，这需要一个使用常规负载热点填充缓存的预热阶段，例如在周末运行备份作业后，星期一早上的响应时间会变长。

/ S2/]将闪存用作存储阵列中的多个层

近几年来，闪存价格大幅下跌，每GB闪存的价格接近15k rpm以前流传下来的硬盘价格。 因此，阵列中的多个存储层现在可以部署多种类型的闪存驱动器。 通过这个战术，顾客可以引进更大容量的闪存。 此战术与智能分层功能相结合，可以将闪存功能扩展到更高的已部署容量百分比。 这种方法可以混合使用以前出厂的硬盘和不同类型的闪存驱动器，从而将闪存功能扩展到较高的已部署容量，但相对的有效性取决于阵列软件分层功能的成熟度和灵活性

/ S2/]用于APP加速的伺服器连线快闪

此方法的目的是将闪存功能扩展到APP应用程序。 与业界标准的磁盘驱动器接口(如sas和sata )相比，pci总线可以更快地访问。 因此，为了提高在服务器上运行的APP的性能，提供了将闪存驱动器直接放置在高速pci总线上，使服务器可以将闪存用作服务器内存缓存的扩展的智能软件。

这种方法大大提高了目标工作负载的性能，并使驻留在服务器上的闪存处于孤立状态。 因此，这些特性适用于在特定物理服务器上运行的APP，并且在虚拟数据中心从一台物理服务器移动到另一台物理服务器时会失效。

/ s2/全闪存阵列

此方法的目标是完全消除以前出厂的硬盘，提供基于闪存驱动器的存储系统，并瞄准以前出厂的存储阵列市场。 阵列硬件是现成的或可定制的，只需要定制阵列的固件和软件，就可以利用前面介绍的闪存驱动器的功能。 这种方法大大提高了在连接的服务器场中运行的所有工作负载的性能，但目前价格非常昂贵，可能缺乏高可用性和数据保护等企业级功能。 目前，很少有业务负荷值得购买和解决。

使用闪存时的注意事项[/s2/]

公司使用闪存的主要驱动因素是提高APP的性能。 电子闪存驱动器的速度本质上应该比机械硬盘高一个数量级。 另一方面，其公司级功能价格高昂且不成熟，是阻碍闪存驱动器快速使用的主要因素。 因此，了解公司的目标很重要，以明确是否应该在数据中心部署闪存，以及应该以什么样的方式部署闪存。 以下一些注意事项应该有助于制定符合客户需求的战术。

工作负荷特性:数据中心中每个APP的工作负荷都有不同的i/o特性。 例如，不同的APP具有不同的读写比率的i/o模式(连续或随机)。 要选择闪存战术来优化数据中心的存储tco，了解数据中心APP工作负载的i/o特性非常重要。 在使用随机i/o模式的高读取负载APP应用程序中，闪存比以前传递的硬盘存储更经济实惠，在使用连续i/o模式的高写入负载APP应用程序中，以前传递的硬盘罢工 另外，通过了解APP的i/o特性，还可以选择合适的闪存( slc、mlc、emlc )，将价值成本降到最低，将运营中断降到最低。

公司级功能:闪存具有独特的特点，但最终只是存储介质。 利用闪存的特点是非常重要的，但不能以高可用性、快照、复制和成熟的基于策略的分层和管理整合功能为代价来部署闪存。 请注意，以技术为中心的闪存处理解决方案可能不具备强大的企业级存储平台所提供的功能。

工艺计划设计方法:闪存可以部署在企业it工艺计划的所有层。 (图1 )因此，在所有层管理、操作和保护闪存投资变得越来越重要。 使用闪存的各方面处理方案提供更大的tco和roi特征。 这种闪存处理方式非常灵活，可以部署到公司的任何层，非常智能，通过将功能集成到各层来扩展闪存的特征。 例如，这种闪存处理方法可以通过智能地集成基于主机的闪存功能(如缓存)并与基于阵列的闪存功能(如缓存、分层、快照和复制)进行良好的协作

结论；结论

闪存是最近最令人兴奋的企业存储快速发展的成果之一。 这项技术有可能带来很大的性能和经济特征。 此外，闪存驱动器的价格预计将持续下跌，考虑到这两个因素，使用闪存设备是必不可少的。 但是，和潜在的新技术一样，要提高实现潜在特征的可能性，就需要提高对特征和限制的理解，并以明智的方式进行引入。

戴尔是一家多元化的新闻技术提供商，拥有广泛的产品组合，可以满足现代数据中心的所有需求。 戴尔的流体数据体系结构可自动、智能地优化数据中心。 fluid data architecture整合了服务器、存储和互联网，并整合了最先进的技术，以适当的价格在适当的时间将适当的数据放置在适当的位置。 闪存是这个体系结构中不可缺少的一部分。

戴尔将优化您当前的存储投资。 有关戴尔闪存处理计划的详细信息，请联系我们。