教程:如何用固态硬盘(SSD)创建零级存储

简介:
  目前,又出现了一种新型存储层:Tier 0。Tier 0是一种固态存储器存储,在Tier 1的基础上提高性能。过去,Tier 0的存储形式为RAM磁盘,价格不菲。实际上,为了降低RAM磁盘的较高成本,你不仅需要确保由存储引起的性能问题,还应该说明在RAM磁盘上的投资能得到回报。

但是,目前这种情况已经发生了变化。固态硬盘成本降低,数据中心可以更加容易地采用SSD技术。尽管SSD成本降低,吸引力增强,但公司还是会首先考虑性能问题,然后才决定是否选择SSD技术。

要创建Tier 0存储,首先应明确需要存储哪些数据。

要与4U SSD匹配的性能需要巨大、昂贵的磁盘阵列。以及大型磁盘LUN对多个硬盘分条。根据常理,简单才能胜出。4U SSD简单实用,大型磁盘阵列采用驱动器安装,复杂繁琐,两者之间,大多数用户都会选择SSD。

SSD有两种形式:基于RAM的系统和基于闪存存储器的系统。闪存存储器正在改变SSD。尽管闪存的性能不如RAM系统,但是相比传统的磁盘阵列——即使是高性能阵列,速度明显加快,从而成为某些数据中心的完美解决方案。

基于RAM的系统价格比闪存要贵。例如,目前闪存SSD的容量购买点通常为2TB。2TB的闪存存储器通常需要19万美元。基于RAM的SSD容量通常为128GB,需要7万美元。如果购入2TB的RAM SSD,费用将超过100万美元。

目前,闪存SSD的销售量超过RAM SSD(从总容量上讲),不过RAM SSD系统的销售量也在增长。如果你需要RAM SSD,可以调整额外的开支。

与闪存SSD系统不同的是,RAM系统对写入的数据量没什么要求。闪存系统能处理的写入数据量有一个理论限制值。另外,闪存系统无法提供和RAM系统相同的写操作性能。

因此,如果文件非常活跃,I/O写操作频繁,具有恢复日志和撤销片段,那么RAM系统就是不错的选择。如果在数据库环境中,恢复日志和撤销片段影响了当前磁盘的I/O性能,此时利用RAM就能迅速提高I/O性能,实现投资回报。

怎么创建Tier 0

创建Tier 0的第一步是明确需要存储哪些数据。采用RAM系统后,这些应用程序的I/O读操作事务性能较高。在这些应用程序中,某些特定文件处于“炽热”状态,也就是说,这些文件非常活跃,需要的I/O高于磁盘子系统所能提供的I/O。

我们回头看看前面的情况,即数据库的恢复日志和撤销片段安置在RAM磁盘中。有三种可行的解决方案:升级为更快(更贵)的磁盘阵列;在阵列中更多的硬盘间传播数据(只是你更容易遭受双硬盘故障的情况);购买SSD。这些应用程序的I/O读操作性能很高,与闪存存储器相比,非常适合采用RAM系统。安装RAM SSD的另外一个优势为延迟期很低。虽然许多应用程序同时具备低延迟、高IOPS的特性,但是相对而言,延迟期比IOPS的顶峰绝对数量更加重要。

在闪存系统中工作良好的数据往往来自读操作密集型的应用程序,至少是读操作比较频繁的程序。闪存系统如果具有足够的RAM缓存,就能支持大量的读操作,也就意味着其适用的应用程序对磁盘I/O要求较高,但是无法判断个人文件,如数据仓库等。

相比RAM系统,闪存系统容量大、能耗低。由于闪存SSD可用容量较大,因此能将整个数据库系统迁移到SSD中。

保护Tier 0

如何保护这种新型的Tier 0?毕竟,Tier 0是一种存储器。通常,闪存在模块中捆绑出售,而模块分布在阵列组里,其中一个模块作为奇偶校验硬盘。这样就能有效构建RAID 3保护策略。同样,与USB驱动器中的存储器类似,闪存硬盘维护存储数据不需要消耗能源。

RAM硬盘时刻需要能源,数据保护成为最重要的问题。一些RAM系统采用电池备份方式,具有内置硬盘,万一系统由于人为原因或缺电原因被关闭,也能存储数据。在没电的时候,RAM硬盘电池能够供系统运行,同时将数据复制到硬盘中,以防电池耗尽了,电力还没有恢复。

基于RAM的SSD还采用纠错存储器(ECC)技术和IBM的Chipkill 技术。(惠普公司也提供相似技术,称为Chipspare)。这些技术都提供先进的纠错和改错技术,保护计算机的存储系统免受存储晶片故障的影响,以及存储片端口多位故障的影响。

例如,Chipkill技术通过在多个存储晶片中分散ECC位数,实现纠错功能;这样,一片存储晶片发生故障,只会影响一位ECC。因此,即使一片晶片完全发生故障,系统也能重建存储内容。

Chipkill技术结合了动态位迁移技术,因此如果晶片发生故障(或超过位错误的临界值),闲置的存储晶片就可以替代故障晶片。这种理念与RAID的理念相似,能够保护磁盘故障,只不过现在是将理念运用到单个的存储器晶片中。20世纪90年代,IBM公司开发Chipkill技术时,主要针对主框架和高端Unix系统,但是Chipkill技术现在主要在SSD中使用。IBM公司对Chipkill技术影响的研究表明,Chipkill能使存储器系统中数据丢失的概率降低两个数量级。

基于RAM的系统:是绿色环保吗?

基于RAM的系统绿色环保吗?如果比较每TB容量消耗的电量,那答案就是否定的,但现实中并非这么比较。一直以来,如果应用程序的磁盘I/O性能不佳,都是通过创建LUN,部署高性能硬盘,以提高性能。阵列中硬盘越多,磁盘的I/O速度越快。这些额外的硬盘需要更多能耗,尤其是采用非虚拟化存储技术时,非虚拟化环境中的大量磁盘容量得不到利用。为了提高速度,用户不得不牺牲容量利用率。

SSD无需额外的硬盘,而是在硬盘之外提高速度。因而需要的硬盘数量较少,能源消耗速率也就较低。

可能实现的性能

通常,硬盘驱动器的读写操作速率会4-5msec,随机I/O约为每秒150-300次。基于RAM的SSD读写操作速率为.015 msec,I/O约为每秒400,000次。基于闪存的SSD读操作速率为0.2 msec,写操作速度为2-msec。I/O性能为随机读操作每秒100,000次,写操作每秒25,000次。

Texas Memory Systems公司已经开发出能缓存的闪存SSD。公司采用基于RAM的缓存技术,传输相同的性能给RAM SSD,效果也很好。

除了Texas Memory Systems等在SSD市场中处于领先地位的公司, EMC、Sun、NetApp和Hitachi数据系统公司等存储阵列生产商也开始参与SSD,试图满足快速市场快速增长的需求。例如,NetApp和HDS公司有望在今年发布SSD解决方案。

 
  作者:过客
来源:51CTO
目录
相关文章
|
存储 缓存 固态存储
SSD的原理和结构简介
SSD如淡雅之兰花,寻求内外统一,内涵与外在俱佳,除了英俊潇洒的外表,内在的魅力同样不可抵挡。
|
存储 固态存储 数据安全/隐私保护
自己动手 DIY 一个读写200MB/s 的高速 U 盘
自己动手 DIY 一个读写200MB/s 的高速 U 盘
1078 0
自己动手 DIY 一个读写200MB/s 的高速 U 盘
|
算法 固态存储 关系型数据库
|
存储 缓存 固态存储
服务器高效硬盘还是要SSD固态硬盘?
服务器高效硬盘还是要SSD固态硬盘? 数据库放在 WDC WD3000BLFS (1万转) 跟放在 INTEL SSDSA2BW080G3   上的速度,有质的飞跃,不是同一个数量级的。 数据库必须得放到SSD上。
9442 0
|
1月前
|
存储 Go 文件存储
M.2移动硬盘打造Win To Go系统:高效分区存储文件全攻略
【10月更文挑战第12天】本文详细介绍了如何使用M.2移动硬盘制作Win To Go系统。首先,需准备合适容量与接口类型的M.2硬盘及硬盘盒,并获取Windows镜像文件和分区工具。接着,通过Rufus软件将镜像写入硬盘。文中还提供了分区策略,包括系统分区(约80-120GB)、软件分区(根据需求设定)和数据分区(剩余空间),并指导如何使用DiskGenius或Windows自带工具进行分区。最后,强调了对各分区文件的有效管理和定期备份的重要性。
|
4月前
|
存储 缓存 固态存储
|
存储 缓存 弹性计算
阿里云Optane+QLC存储实践案例分享
本文主要分享主题在阿里云本地盘存储中,基于Optane SSD和SPDK WSR的功能,降低QLC SSD的写放大。
|
存储 固态存储 关系型数据库
阿里云高效云盘和SSD云盘有什么区别?哪个更好?
阿里云高效云盘和SSD云盘有什么区别?哪个更好?本文描述了块存储性能的重要指标、不同块存储类型的性能、性能测试方式和结果解读。 衡量指标衡量块存储产品的性能指标主要包括:IOPS、吞吐量和访问时延。 IOPSIOPS是Input/Output Operations per Second,即每秒能处理的I/O个数,用于表示块存储处理读写(输出/输入)的能力。
7604 1
|
存储 安全 数据安全/隐私保护
存储进阶:RAID简介
一、什么是RAID 磁盘阵列(Redundant Arrays of Independent Disks,RAID),有“独立磁盘构成的具有冗余能力的阵列”之意。
1203 0