固態(tài)存儲不僅僅改變著存儲工業(yè)，這種技術(shù)正在影響著整個計算機領(lǐng)域。我們已經(jīng)看到閃存已經(jīng)完全改變了消費電子領(lǐng)域，在幾乎每一個類別的消費電子設(shè)備取代旋轉(zhuǎn)磁盤驅(qū)動器。

這種熱情同樣正在向數(shù)據(jù)中心延伸。數(shù)據(jù)庫管理員、系統(tǒng)管理員和應(yīng)用系統(tǒng)的所有者已經(jīng)開始意識到固態(tài)存儲和它所帶來的好處。他們看到了固態(tài)存儲在性能和能耗方面的優(yōu)勢，但在支持企業(yè)級應(yīng)用的耐久性上仍抱有疑慮。然而，存儲工業(yè)正在提出新的閃存控制器，這種控制器能夠提升廉價閃存介質(zhì)的使用壽命和性能，以便在企業(yè)級應(yīng)用環(huán)境中替代昂貴的企業(yè)級閃存介質(zhì)。

SSD的最佳應(yīng)用方式

固態(tài)硬盤(SSD)提供了一種替代傳統(tǒng)硬盤(HDD)的可行的、更快的解決方案。選擇合適存儲的第一步，就是要明確應(yīng)用程序的存儲性能需求。這個需求將會決定是固態(tài)存儲還是傳統(tǒng)的硬盤存儲是更加適合、更加的劃算的解決方案。

我們從相對簡單的例子入手，逐步延伸到復(fù)雜的情況。SSD已經(jīng)涉足的一塊領(lǐng)域是數(shù)據(jù)中心的筆記本電腦。筆記本電腦的SSD可以提供快速的啟動和全面的性能，并且能夠顯著增加電池待機時間，因為內(nèi)置的SSD所消耗的電能非常小。一些應(yīng)用程序，像字處理、大圖像文檔、宏表格、數(shù)據(jù)庫以及視頻等，在使用了SSD的情況下，其響應(yīng)速度非常快。筆記本之間的文件復(fù)制速度也非常快。所以，使用固態(tài)硬盤的效果不僅僅體現(xiàn)在應(yīng)用程序的性能提升上。

用在臺式PC機上也可以獲得同樣的好處。例如，使用固態(tài)存儲啟動計算機，是一種相當(dāng)容易且廉價的提升性能的方式。在臺式計算機上用SSD作為啟動盤，通過I/O的加速，可以擴(kuò)展一臺舊機器的使用壽命。這對舊的筆記本電腦也適用，只要你有合適的SSD接口。

加速數(shù)據(jù)庫的操作

任何需要提升性能或降低存儲訪問延時的應(yīng)用程序，都是一個使用固態(tài)存儲技術(shù)的好場合。例如，許多數(shù)據(jù)庫操作事實上都是一組由許多小的請求組成的組合，像表掃描和查詢操作，這些請求會按順序執(zhí)行，一個請求的輸出結(jié)果是另一個請求的輸入。最終結(jié)果會在所有的請求都完成后返回給應(yīng)用程序。在這種情況下，固態(tài)存儲的使用會顯著減少延時(更快的周轉(zhuǎn))，給應(yīng)用程序帶來巨大的不同的整體性能和用戶感受。

最好的企業(yè)級硬盤驅(qū)動器對于每個請求的平均尋道時間約為2毫秒，而且由于數(shù)據(jù)保護(hù)的原因，并不是每個存儲系統(tǒng)都會使用高速緩存的。所以，即使可以獲得和硬盤驅(qū)動器相同的性能，使用SSD會提供更好的整體延時，因為它們根本沒有尋道時間。設(shè)想在運行大批量數(shù)據(jù)庫交易的情況下，每個I/O都遇到企業(yè)級硬盤的尋道延遲;再想象一下，同樣大批量復(fù)雜的數(shù)據(jù)庫操作，沒有尋道延遲，更快的存儲設(shè)備，你會發(fā)現(xiàn)這就是為什么SSD在用于數(shù)據(jù)庫應(yīng)用時是如此之好。

SSD分層

由固體存儲技術(shù)獲得的性能，并不局限于數(shù)據(jù)庫應(yīng)用。這就是為什么我們看到了緩存和分層解決方案需求的增加。大多數(shù)服務(wù)器——無論是單獨的還是集群的——都因為有大量的應(yīng)用作業(yè)而壓力很大，每臺服務(wù)器都有不同的繁忙時間和空閑時間。如果你把所有數(shù)據(jù)都放在固態(tài)存儲上，那你就不需要考慮緩存和分層技術(shù)了;但如果你的數(shù)據(jù)中心，就像大多數(shù)數(shù)據(jù)中心一樣，大部分當(dāng)前應(yīng)用的數(shù)據(jù)都保存在傳統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)硬盤驅(qū)動器上，就應(yīng)該考慮這種技術(shù)。

利用SSD分層技術(shù)，用戶可以決定什么時候什么數(shù)據(jù)放置在固態(tài)硬盤上。分層可以手工執(zhí)行，也可以借助主機或存儲控制器上的自動分層軟件執(zhí)行。分層技術(shù)會在合適的時間把特定的熱點數(shù)據(jù)遷移到SSD層，同時，在合適的時間再把它們遷移回低速的磁盤層。如果分層是手工執(zhí)行的，那么管理員必須不停地觀察I/O活動，以決定何時遷移哪幾個文件或數(shù)據(jù)。你不得不人工跟蹤你系統(tǒng)中每個文件的訪問頻率，從而根據(jù)這些訪問確定何時把這些數(shù)據(jù)遷入遷出SSD層。對于各種不同規(guī)模的系統(tǒng)，手工執(zhí)行幾乎是不可能完成的任務(wù)，這就需要自動分層軟件了。利用自動分層軟件，文件和數(shù)據(jù)的訪問情況會被自動地跟蹤，數(shù)據(jù)遷移按照用戶定義的策略，在預(yù)定的時間執(zhí)行。分層技術(shù)的采用，使那些數(shù)據(jù)已經(jīng)遷移到較快層級的應(yīng)用受益，且性能的提升是立即而顯著的。如果你有多個應(yīng)用，需要提升性能，而卻無法抉擇(或者沒有時間去檢驗，哪些應(yīng)用需要提升性能)，自動分層解決方案是一個好的選擇。如果你只有一個應(yīng)用希望從分層技術(shù)中受益，你就不需要自動分層軟件了。而大部分擁有幾十、上百甚至是上千應(yīng)用系統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心都可利用這種技術(shù)獲得更高的性能。

固態(tài)緩存技術(shù)

另外一種技術(shù)叫做SSD緩存技術(shù)。數(shù)據(jù)緩存到SSD中是由主機軟件或存儲控制器決定的，這種技術(shù)會把數(shù)據(jù)復(fù)制一份到SSD緩存中，無需從用戶和應(yīng)用軟件所確定的原始位置遷移數(shù)據(jù)。緩存技術(shù)非常容易管理，因為所有的決定都是由緩存軟件或控制器做出的。緩存技術(shù)把熱點數(shù)據(jù)調(diào)入緩存進(jìn)行訪問以加速應(yīng)用程序的訪問，性能隨著更多的數(shù)據(jù)進(jìn)入緩存而逐漸得以提升。我們把這種逐步的性能提升叫做“熱身”或者“爬升”，其發(fā)生會持續(xù)幾分鐘或數(shù)小時，這依賴于設(shè)備和I/O操作的數(shù)量。根據(jù)設(shè)備的不同，緩存的數(shù)據(jù)可以使只讀的或讀寫均可的。SSD緩存技術(shù)沿用了很多與內(nèi)存緩存技術(shù)，甚至是處理器內(nèi)部緩存技術(shù)相同的緩存算法。某些SSD緩存解決方案不僅僅緩存那些明顯的熱點數(shù)據(jù)，而且還會預(yù)先獲取其臨近數(shù)據(jù)，緩存軟件認(rèn)為按照其I/O模式，這部分?jǐn)?shù)據(jù)也會變成熱點。大部分緩存解決方案讓管理員決定哪些文件或卷能夠進(jìn)入緩存使性能提升，所以你可以排除某些特定的數(shù)據(jù)以防止其阻塞緩存。如果你認(rèn)為大部分或者所有的應(yīng)用程序都能得到性能的提升，你就應(yīng)該考慮使用SSD緩存技術(shù)了。

利用分層和緩存技術(shù)，SSD能夠使更多容量得到性能的提升。對于這兩種方案，你必須計算出需要多少的SSD容量。在多數(shù)情況下，認(rèn)為只需要總磁盤存儲空間的3%或至多10%的SSD容量既可獲得性能的顯著提升。

SSD的數(shù)據(jù)壓縮

壓縮技術(shù)是另外一個因為固態(tài)存儲技術(shù)獲得新面貌的話題。因為SSD技術(shù)通常比傳統(tǒng)硬盤技術(shù)更加昂貴，在只關(guān)注每GB的價格的情況下，提升SSD技術(shù)所帶來的效益的一種方式就是在把數(shù)據(jù)存放到SSD之前進(jìn)行數(shù)據(jù)壓縮，因此而消耗更少的SSD寶貴的空間資源。目前，隨著處理器性能的提升，花費一些額外的CPU處理能力進(jìn)行數(shù)據(jù)壓縮，然后再存儲在較快速的存儲設(shè)備，從而使得整個性能的提升。這就需要考慮壓縮是發(fā)生在主機上還是發(fā)生在存儲系統(tǒng)上。某些存儲已經(jīng)能夠進(jìn)行壓縮了，數(shù)據(jù)在進(jìn)入存儲系統(tǒng)的時候立刻進(jìn)行壓縮處理，所有的緩存、SSD或磁盤設(shè)備只能看到壓縮后的數(shù)據(jù)，這樣就可以占用更少的容量了。

另外一個解決方案，上面已經(jīng)提及，就是全閃存陣列。這將變得更加普遍，大的存儲廠商去年開始跟進(jìn)由一些初創(chuàng)公司所引導(dǎo)的趨勢。我們完全可以期望看到從大的存儲廠商在今年發(fā)布其閃存陣列。很可能在不久的將來，全閃存陣列會具有現(xiàn)在硬盤驅(qū)動器系統(tǒng)相同的先進(jìn)功能，包括像自動精簡配置，重復(fù)數(shù)據(jù)刪除和更多的東西。

相關(guān)鏈接一：通過數(shù)字看SSD與HDD之爭

固態(tài)硬盤(SSD)有一些非常重要的指標(biāo)需要考慮，或許其中一些指標(biāo)你以前從沒有考慮過。我們都知道每GB容量的價格，也許可以讓報價SSD和硬盤驅(qū)動器(HDD)的數(shù)量變得相當(dāng)容易。還有兩個指標(biāo)也同樣重要，就是每個IOPS的價格和每瓦特的IOPS。對于存儲設(shè)備，從所有形式的因素來看，這些指標(biāo)在SSD和HDD之間有一個相當(dāng)大的差異。下表中的數(shù)字顯示了一個范圍，不同的設(shè)備之間可能會有差異。因為價格的波動，價格數(shù)據(jù)僅供參考。

存儲設(shè)備類型

$/GB

$/IOPS

IOPS/watt

單級單元(SLC)固態(tài)硬盤

$10到$40

$0.005到$0.15

1,000到15,000

多級單元(MLC)固態(tài)硬盤

$1到$3

$0.004到 $0.05

1,000到 15,000

企業(yè)級硬盤

$0.50到$1

$1到 $3

10到30

桌面級硬盤

$0.05 到 $0.10

$1 到 $4

10 到 40

注意：SSD硬盤每GB價格很貴，但每IOPS的價格很低，而傳統(tǒng)硬盤卻與之相反。

相關(guān)鏈接二：SSD的關(guān)鍵術(shù)語

· 自動分層軟件按照管理員設(shè)置的策略將熱點數(shù)據(jù)遷移到固態(tài)硬盤驅(qū)動器(SSD)以提升性能。

· 緩存技術(shù)把熱點數(shù)據(jù)復(fù)制到SSD以提升性能。

· 壓縮數(shù)據(jù)以減少對存儲空間的占用。

· 延時是存儲設(shè)備響應(yīng)請求的時間。延遲越低越好。