“从全SSD到全闪存阵列的革命”

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正如其名称，闪存阵列是指使用固态硬盘构成阵列的所有阵列。 但是，从磁盘阵列到闪存阵列，不仅仅是用ssd磁盘替换磁盘。

有必要重新设计闪存体系结构

ssd与磁盘相比，最大的特点是i/o的读取速度。 从数据来看，普通硬盘的读取速度大致在100m/s左右，与固态硬盘相比为250m/s； 但是，这并不意味着ssd光盘的读取速度只是光盘的2.5倍。 的读取速度是指连续数据的读取速度，由于硬盘存在寻道时间开销，因此ssd上不存在。 因为综合考虑这一点，ssd的读取速度是普通硬盘的7~8倍以上。

从磁盘上升到阵列并不像固态硬盘更换磁盘那么容易。

磁盘阵列的基础是磁盘，磁盘存在寻道时间开销，因此要解决随机i/o非常困难。 因为寻道过多会影响阵列的性能。 因此，磁盘阵列的设计中心是尽量解决连续的i/o。

与此相对，ssd的特征是延迟低，但ssd难以改写，经过数千次改写后就无法采用了。 为了避免时间太短，闪存阵列被设计为尽可能不多次擦除固态硬盘。 这并不是阵列尽最大努力解决连续数据的i/o请求。

用固态硬盘轻松更换磁盘对于闪存阵列来说，等同于充分发挥作用。 对此，有必要提高客户的认知。 性能只是闪存阵列重新设计的重要因素之一。 除此之外，还必须考虑实施快照、克隆(复制)、精简资源调配、重复数据删除等功能。 虽然它们在磁盘阵列中已经非常成熟，但是相同的规则和限制不适用于闪存体系结构。

识别闪存阵列的重要指标

一旦了解了全闪存阵列设计的重要性，全闪存阵列的选择将仅限于简单的iops性能指标。 与此数据指标相比，闪存阵列的数据存储方法、重复数据删除能力和数据保护方法是客户必须认真了解的性能指标。 让我们以EMC 11月15日宣布的xtremio全闪存横向扩展阵列为例。

xtremio最多由四块x砖组成。 其中，第一个x-brick(x砖)为6u高，配备25个400gb ssd，阵列总容量为10tb，其中客户可用磁盘容量为7.5tb。 剩下的x–积木有5u高。 x–积木之间通过infiniband交换机连接。 xtremio最基本的单位是一个x–积木，可以横向扩展4个。 共计21u的高度，占机柜的一半。 据公布，emc明年将发布20tb的x -brick，届时其存储容量将从10tb~40tb提高到20tb~80tb。

xtremio最多由四块x砖组成

无论是40tb还是80tb，闪存阵列的容量都比磁盘阵列小。 实际上，客户实际使用的容量小于40tb，大约只有30tb。 这样小的容量会限制闪存阵列的宣传和应用吗？ 这包括闪存阵列数据存储和重复数据删除方法。

这里也以x-brick为例进行说明。 它使用了所谓的二阶原始数据引擎技术。 也就是说，首先将数据按4kb的大小逐个划分为块，然后使用散列算法形成数据指纹。 在第二步中，将这些数据指纹映射到内部物理地址存储器。 这完全打破了以前用逻辑地址管理数据的方法，用4kb完全打乱数据，实现100%碎片化。 这样可以进行在线重复数据删除。 根据emc提供的数据，单个xtremio群集配置提供了超过250tb的相对可用容量，因此为了降低APP的存储容量诉求，进行了数据重用。

全闪存阵列数据的存储方法

相反，大部分磁盘阵列按逻辑地址顺序将数据排放到内部磁盘。 因为顺序操作的性能对磁盘来说是最好的。 因为没有必要打乱这个顺序。 如果某些操作顺序混乱，导致数据碎片，则存储性能会大幅下降。 这也是以前流传的磁盘阵列无法轻松实现内联重用的重要原因。

/ S2/]全闪存阵列数据保护

数据保护也是使用raid技术、快照技术等保护数据的磁盘阵列的重要考虑事项。 以常用的raid 5、raid6为例，raid 5前端的写入操作一个，后端的两个读取操作一个写入操作，其写入放大率为200%； 在raid6前端进行一次写入时，在后端会发生三次读取和一次写入。 虽然放大率为300%，但这不仅会降低性能，还会降低闪存的寿命。 因为迄今为止提供的比较磁盘raid技术不适用于闪存阵列，需要使用新的数据保护技术。

xtremio使用独特的xdp数据保护方法。 这是一种基于闪存的专用算法，可以应对固态硬盘故障的可能性，并在不影响性能的情况下100%使用xtremio的容量。 这是以前传播的磁盘阵列和某些闪存阵列无法完成的事件。 如上所述，10 TBX–积木的可用容量只有7.5tb，剩下的2.5tb的容量被系统采用，一部分用于存储元数据(指纹)，根据emc提供的数据，存储了7.5tb的数据，然后是元数据。 其余容量由xdp用于数据保护，如果ssd磁盘损坏，xdp将恢复数据并重新恢复。 根据emc公布的数据，虽然经过客户测试，连续拔下了5个固态硬盘驱动器(不可能)，但系统数据不会丢失，也不会影响性能。

使用xtremio时，系统性能不受数据存储容量的影响，从而确保系统性能的一致性。 此外，xtremio闪存阵列还具有以下独特特点:共享内存的原始数据、拷贝等多种软件功能可以通过系统存储器的原始数据操作实现，无需读写闪存驱动器。 这一特点非常适合于桌面虚拟化等VDI APP应用。 但是，虽然存储在内存中的原始数据会以一定的时间间隔写入到ssd中，但由于需要保护阵列，因此可能会丢失一些元数据。 通过加装ups，防止发生闪存溢出。

系统性能的一致性是整个闪存阵列的重要衡量标准

/ S2 /全闪存阵列APP应用程序

桌面虚拟化至今未被广泛宣传的重要原因在于价格，而600美元/台式机的特点尚不明确。 但是，使用xtremio，可以支持3500个台式机( 3500为链接克隆，全克隆为2500 )。 每台台式机都可以实现windows 7公司版、32位或64位、办公软件(如office )、40gb SSD存储配置，其价格可控制在50美元左右

在全闪存阵列中，基于共享内存的原始数据服务非常容易拷贝桌面，因为无需读写闪存驱动器。 拷贝操作完全在内存中，以原始数据操作的方式处理，其速度非常快，不是提高20%~30%的性能，而是提高了几十倍，大大简化了桌面虚拟机的部署。

数据库在线解决问题是另一个适用于闪存阵列的行业。 对于数据库APP，以前传递的读写操作的平均延迟约为5毫秒。使用全闪存阵列，延迟将从1毫秒缩短到半毫秒，从而极大地提高了数据库APP的性能 使用闪存阵列可以大幅改善对外服务质量。

对于数据库APP来说，cpu的利用率大多不高，大多维持在30%左右，其核心在于cpu等待io延迟，io带动了系统的性能表现。 因此，使用全闪存阵列可以充分释放cpu的解决能力。

全闪存阵列的在线重复数据删除技术可以解决小容量不足的问题。 因此，数据库APP可以逐一发挥闪存阵列的特点，也是闪存阵列的最佳领域APP应用。 受价格的影响，闪存阵列预计还将应用于稍高的iops应用场合，但随着密度的提高，ssd的价格也持续下降，24tb容量的ssd磁盘显然也在开发中。 届时，闪存阵列将迎来真正的爆炸，有望在存储市场引发新的技术革命。