利用固态盘降低数据中心成本
2010-04-22 IT168
随着企业预算不断缩减，每个人都不得不利用更少的资源做更多的事情。
数据中心也不例外：即使面对会影响他们搭建和管理系统能力的内外压力这样一场"完美风暴"的时候，他们仍要向他们的企业业务处理提供更多支持。
经济衰退正在削减预算和人力资源，绿色IT环境推动降低能源消耗的需求，IT整合和服务器虚拟化使得数据中心减少安装的设备。
与此同时，十几年前还不存在的数据密集型在线服务如今已经十分常见，例如音乐和视频流、社交网络、基于云的环境、银行和金融服务。
I/O增长之痛
多年来，计算架构一直沿着一个相对直接的道路发展着，CPU越来越强大，网络速度不断提高，磁盘驱动器容量日益增长。
另一方面，I/O速率却没有跟上步伐。最近的一项研究显示，现在硬盘驱动器(HDD)的I/O性能仅比1996年的时候高1.3倍。相比之下，现代CPU的速度却是1996年时的大约175倍。
因此，存储系统出现了一个性能上的差距，I/O瓶颈导致CPU不得不在某些时间段处于空闲状态，从而浪费时间、挫败用户并损失金钱。
尝试缩小这一性能差距的传统方法包括：向系统增加额外的DRAM、增加大量高性能硬盘驱动器以及"短击"这些驱动器(只在磁盘性能最好的外边缘保存数据)。
这些解决方案也许可以提升性能，但是同时也增加了资本开支、运营开支和能源消耗。单从占地空间的角度来说，持续添加更多驱动器需要更多的服务器，也就意味着需要更多机架、更多空间、更多能源和更多冷却等等。
那么，答案就是更好地利用你现有的基础架构。这时候一项多年来变革最大的技术起到作用了：基于闪存的固态盘。
了解固态盘
固态盘技术用于内存卡和USB驱动器中已经有很长一段时间了。现在，固态盘无论在大小、可靠性以及性能方面都达到了一个新的高度，并将改变企业搭建数据中心的方式。
从外观来看，固态盘很像一个硬盘驱动器。它有一个标准的磁盘连接器可以连接到任何支持SATA驱动器的I/O端口。而且，与硬盘驱动器一样的是，固态盘可以直接连接到领先的存储控制卡，包括Adeptec的5Z系列、5系列、2系列Unified Serial? (SATA/SAS)的整个存储控制卡产品线。
但是相似性仅此到此为止。
固态盘能够交付数千次的IOPS，而相比之下一个典型硬盘驱动器的IOPS仅为几百次。事实上，英特尔最新的固态盘的随机读取和随机写入分别是普通高性能1.5万转硬盘驱动器的100倍和10倍。
相比上面提到的短击硬盘驱动器，固态盘可以利用全部存储容量。而且固态盘比硬盘驱动器的能耗更低，抗振抗冲击的能力更强。
因为基于固态盘的应用可以在更短的时间内满足更多个请求，因此利用更少的服务器来应对更多用户和更多传输，从而大幅度节约成本并为数据中心和企业降低能耗。
但是在你急于用固态盘替换所有旋转硬盘之前，一定要考虑到固态盘存在的缺点。
固态盘的容量小于那些构成大量数据中心存储系统的SATA硬盘，而且在重要的每GB成本等式中它的成本更高。
解决方案：固态盘/硬盘混合阵列
其实，最佳策略是用固态盘替换一部分硬盘驱动器，从而搭建一个混合存储解决方案，既利用了固态盘的高性能优点，又兼顾硬盘驱动器的高容量低成本好处。你可以将你们企业最及时/最性能敏感的数据("热"数据)保存在固态盘上用以快速访问，而将其他数据("冷"数据)保存在有充足存储空间的硬盘驱动器上。
只要你在合适的地方保存了合适的数据那么一切都会很顺利，但这是一个微妙的定位。
以电子邮件为例。今天接收到的数据就是"热"数据--重要、时间敏感、并且访问频繁。但相比之下昨天的电子邮件就是"冷"数据--时效性不强，访问也不那么频繁。而上周的电子邮件就是"最冷"的--几乎不再被访问。
但完全可能的是，你的应用根本无法区分"热"数据和"冷"数据并在固态盘和硬盘驱动器之间将其分离。理论上讲，你可以利用一些软件向导来重新配置应用或者划分数据。但是重新配置应用并非易事(有些情况下是违反EULA的)，而每天手动迁移电子邮件中的数据也是不切实际的。
混合解决方案的理念会包含某些可能自动的逻辑：
1 决定哪些数据是"热"数据，哪些是"冷"数据
2 当访问模式发生变化的时候会重新计算"热/冷"特性
3 在高速固态盘和相对低速的硬盘驱动器之间迁移数据，同时保持对这些数据的追踪
4 所有这些都不会影响到数据完整性和数据保护
正如前面所说，在一个应用内做到这些是很难的，更适合的位置是在I/O路径内。
Adaptec MaxIQ介绍
Adaptec MaxIQ 固态盘缓存性能解决方案采用了定制的英特尔X25-E Extreme固态盘和Adaptec MaxIQ固态盘缓存软件(SSD Caching Software)，该软件中带有一项正在专利申请中的"Learned-Path"(路径学习)算法，可以缩小CPU和硬盘驱动器之间的性能差距。
当配合任何5Z系列、5系列或者2系列Adaptec控制卡时，MaxIQ会利用这些控制卡的一种独特的、存在于数据路径中的方式来识别应用的I/O模式。MaxIQ可以自动识别"热"数据并将它的副本保存在固态盘缓存中以备日后在收到请求后更快速的找回。随着今天的"热"数据变成明天的"冷"数据，MaxIQ会相应地替代这些数据。
MaxIQ高性能混合阵列(High-Performance Hybrid Arrays，HPHAs)的速度比单纯采用硬盘驱动器的阵列高5倍之多，在每GB最低成本基础上提供了每1美元最高的I/O，使它成为那些运行像Web服务、文件服务和数据库这样的高"读取"需求应用的数据中心和云计算环境的理想解决方案。
提升的系统性能帮助数据中心降低数据中心资本和运营开支高达50%，允许他们在每台服务器和存储系统上负载更多用户和更多传输量，减少对额外设备的需求。由于部署的设备更少，数据中心还可以大幅度削减维护和支持成本并降低能耗。
MaxIQ是非破坏性的且可以直接接入你现有的基础架构：不仅MaxIQ固态盘可以被用作缓存直接插入服务器的标准硬盘驱动器插槽中，而且软件和算法是基于控制卡的，并且对操作系统和所有正在运行的应用是完全透明的。
从应用和操作系统的角度来说，MaxIQ HPHA看上去很像一组硬盘驱动器，但是性能特点却是大不相同的。
总结
数据中心在规模和范围上继续增长，然而数据中心经理却面临着满足提高吞吐量的要求、同时提升服务器和存储利用率的持续压力--所有这些都要有最好的性能才可能实现。
Adaptec MaxIQ让数据中心可以无缝地创建由固态盘和硬盘驱动器组成的高性能混合阵列，满足他们企业的预算需求，同时向用户交付最大化的I/O性能。
MaxIQ数据库配置实例
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机架大小 |
2U |
1U |
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驱动器 |
- 7个1.5万转SAS驱动器 - - 可用容量：大约900GB - 大约2000 IOPS |
- 3个SATA驱动器 + 1块定制的、被用作缓存的英特尔X25-E Extreme固态盘 - - 可用容量：大约1.5 TB - 大约20000 IOPS |
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存储能耗 |
服务器 + 大约160W |
服务器 + 大约60W |
技术差别
1 交易速率提高5～10倍
2 存储容量增加50%
3 单位能耗减少一半多
4 单位机架空间减少一半
业务差别
1 需要更少的兼容MaxIQ 的设备以实现和非MaxIQ 设备相同的结果
2 更低的资本开支和运营开支(需要更少的人力资源来管理服务器，需要更少的机架和空间)
3 设备占地空间更少
4 能源成本更低