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如何选择最佳的闪存阵列
作者: Christine Taylor 2018-07-31 20:52 【企业网D1Net】

高性能的闪存的开发和采购迅速增长成为了投资闪存的关键驱动因素。这其中包括任务关键型事务数据库、分析和高性能计算工作负载、虚拟桌面基础设施(VDI),以及广播和医疗行业的流媒体资产等。

因此,当人们讨论企业级闪存时,并不是在谈论全闪存数据中心,而在谈论闪存技术的三件事:

(1)全闪存阵列用于共享存储端的高性能数据处理。这些阵列的存储产品包括最高性能的闪存层到同一阵列中容量更高的SSD硬盘。随着时间的推移,IT部门应该将数据从全闪存阵列(AFA)分层到价格更低的存储媒质。在几年前首次推出时,闪存阵列产品往往是改进的混合阵列或专用型号,缺乏成熟的HDD硬盘和混合阵列的数据智能工具。多年来,全闪存阵列(AFA)已经显著改善了他们的原生数据智能,其中包括压缩、重复数据删除、本机加密、精简配置,以及复杂的管理工具。

(2)全闪存阵列(AFA)的子集称为闪存设备。它们是全闪存存储系统,但与主流全闪存阵列(AFA)不同,闪存设备只具有基本的存储智能。例如,大多数数据中心全闪存阵列(AFA)都带有本机重复数据删除、压缩、快照、复制精简配置等功能。

闪存设备仅具有基本的存储管理功能,以便消耗最少的处理器开销。它们用于需要提高性能,具有高IOP、低延迟和快速吞吐量的应用中。这使得数据中心管理员能够以更低的成本获得非常快的性能,因为存储阵列是为了速度而设计的,并且用户不需要为快速闪存支付复杂的管理费用。

(3)服务器端闪存,以实现最高性能和延迟要求。服务器端闪存基本上是直接附加存储。它不是许多类型数据的最佳选择,但它适用于要求性能极高的应用程序。

选择企业闪存的类型

考虑到这一点,以下对常见类型的闪存、全闪存阵列和服务器端闪存进行一下探讨。并将查看每个用例。

(1)NAND闪存

NAND闪存是一种非易失性存储器,不需要提供电源来保留数据。它是世界上使用最广泛的闪存类型,安装在消费类设备和企业级SSD硬盘中。NAND闪存具有许多不同的风格,其开发主要是由存储密度的增加所驱动。在单级单元(SLC)闪存设备中,一个晶体管可容纳1-比特数据,然后是多层单元架构和三层单元架构。

如今,其开发包括3D垂直NAND或V-NAND闪存芯片。通过在垂直层中堆叠单元,NAND闪存可提高SSD硬盘性能和耐用性,同时降低能耗要求。NAND是全闪存阵列的主要闪存类型,尽管并不是唯一的闪存类型。NAND全闪存阵列(AFA)主要使用案例是高性能存储系统和分层全闪存阵列(AFA),可替代速度较慢的闪存/HDD硬盘混合存储产品。

(2)SAS和SATA SSD

SAS和SATA是众所周知的机械硬盘时代的连接协议。SATA SSD的存取速度通常比SAS SSD慢,并且用于高容量存储系统,例如在HDD硬盘大容量系统上提高性能。闪存SATA可以采用内存(DIMM)外形生产,也可作为服务器的启动设备和缓存插入DDR3 DIMM插槽使用。

SAS SSD硬盘比SATA SSD硬盘昂贵得多,但可以提供更高的性能和更多的功能。SAS SSD硬盘使用SCSI接口和双端口架构。IT团队经常使用闪存SAS将快速驱动器映射到不同的控制器,以实现多路径I/O和控制器故障转移。它们还具有更多本机管理工具,并且通常具有双端口,这使得IT团队可以将每个硬盘驱动器映射到两个单独的控制器,以用于企业存储中经常需要的故障转移和多路径I/O。

(3)PCI Express(PCIe)

PCIe是服务器端闪存,可用作高性能SSD硬盘或服务器缓存。当IT团队将高性能SSD硬盘连接到PCIe接口时,数据传输速率可达到252Gb/s,IOP可达100万个以上。

PCIe降低了资源开销以及对HBA和驱动器控制器组件的需求。PCIe特定于服务器(即直接连接存储),因此对于高性能功能而言,具有缺乏直连式存储(DAS)缺点。常见的用例包括任务关键型事务数据库。

(4)非易失性存储器(NVMe)

NVMe是一种闪存规格,可使SSD硬盘使用PCIe总线来提高性能,并降低能耗。该规范在随机存取存储器(RAM)和SSD硬盘之间运行。操作系统可以将其作为存储设备访问,如果将其插在内存插槽中,则可以作为内存访问。

NVMe驱动程序与PCIe接口相结合,可在繁重和混合读/写工作负载下实现极低的延迟。对于大规模扩展的数据库而言,这是一种特别有用的体系结构,其性能随服务器端闪存而提高。

闪存购买的决策点

购买闪存的主要决策点包括技术和业务功能。

(1)技术:在技术方面,基础的闪存类型将有所作为。甚至市场领导者的NAND也提供SLC、MLC、EMLC、TLC等产品之间的选择。PCIe、NVMe、SAS闪存和SATA闪存等设备互连对于平衡数据路径中的性能、容量和位置也很重要。

(2)使用案例:具有讽刺意味的是,一些IT买家最后关注的问题才是用例。VDI、企业数据中心、流媒体Web服务器、高性能货币化存档,这些不同的应用采取了不同的闪存决策。

(3)成本和投资回报率:成本也会影响企业的选择。闪存价格正在下降,但硬盘驱动器价格明显降低。正如存储专业人士所言,HDD硬盘的价格并不像闪存降得那么快,但表现相当不错,并且以较低的成本提供超过足够的价值。

(4)保修和维护:考虑供应商的保修和维护定价非常重要。闪存的能源成本低于硬盘驱动器,这抵消了一些闪存设备的购买价格。但是,如果企业的供应商提供2年保修而不是5年保修,或者为企业提供较低的入门维护价格,那么其成本在2~5年内提升,就会发现其成本比较昂贵。

在购买之前请考虑这些因素

无论企业使用闪存的用例如何,在购买闪存时,需要权衡有9个关键因素:容量、性能、可用性、耐用性、可扩展性、支持、管理、简单性、连接性。并非每个闪存环境都需要顶级功能,但知道企业要购买什么以及愿意做出哪些权衡。

(1)容量。通过重复数据删除和压缩了解原始容量、可用容量和平均数据减少比率。企业需要告诉供应商可能使用闪存的工作负载类型,因为不同的工作负载重复使用不同的比率。

(2)性能。性能需要三种测量:IOP、吞吐量和延迟。与重复数据删除率一样,不同工作负载的性能数字也会有所不同。IOP是每秒的块操作数,延迟是数据传输开始的速度,吞吐量是衡量每个块处理速度的指标。

(3)可用性。99.999%是最常见的企业衡量标准。需要要求查看详细的测试和背景,以及他们的闪存架构如何实现这种级别的可用性。

(4)耐用性。企业需要具体询问SSD硬盘的耐用性。它肯定会带有垃圾收集、数据包条带化、损耗均衡,以及错误代码更正的功能。如果没有,那么可能购买的是成本低廉的固态硬盘,并且需要在第三方产品上花费更多的成本来保护它们。

(5)可扩展性。大规模购买或扩大规模。对于前者,企业可以扩展大量容量而不会遇到性能障碍。如果是后者,请了解为线性性能和容量扩展添加SSD硬盘的成本。

(6)支持。询问支持位置,以及工程师是否可以提供帮助或只是从脚本中读取。还要问一下全闪存阵列(AFA)内置了多少支持。询问本机监控服务,这些服务会发送有关性能影响,SSD硬盘故障和达到容量阈值的警报。还要更好地完成维护合同。企业不会希望为了获得更低的报价,却增加运营预算的两倍或三倍,这要归功于支持成本。

(7)管理。确定企业全闪存阵列(AFA)具有本机智能,如复制和快照、监控和警报、详细报告、自我修复、应用程序和平台集成、重复数据删除和压缩,以及缓存和分层等功能。

(8)简单。不要为了性能提升而花费大量的IT开销。关注自动化管理功能,包括简单的固件升级、热替换、基于策略的管理,以及线性可扩展性。

(9)连通性。连接性应该为企业的现在和将来服务。寻找多协议连接和操作系统支持。考虑iSCSI和FC连接。检查是否有高速网络连接。

企业在实施闪存购买决策的后续步骤

全闪存数据中心的梦想会成真吗?这取决于企业如何定义数据中心。如果数据中心只是生产数据,则全采用闪存比较适合。如果要保留备份和存档,那么采用全闪存阵列并不是一种可行的选择。

但是,企业并不一定需要为了构建全闪存数据中心而投资全闪存阵列和服务器端闪存。此外,还要像任何其他IT投资一样仔细挑选。


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