SSD盤陣,技術成熟了嗎?

2021-09-03 04:46:48 字數 1602 閱讀 4364

關注ssd盤陣已經有一段時間了,前幾年ssd的容量比較小,更重要的是它有限壽命和昂貴的**使得ssd只能作為儲存領域的加速介質存在,如果誰想用ssd作為盤陣來使用,那這個系統有點太瘋狂了。因此,前幾年無論是學術界還是工業界,一直將ssd作為加速介質使用,例如作為cache,我曾經研發過乙個系統將ssd作為磁碟陣列的cache。當年的創業公司fusion-io研製的pci-e匯流排介面的ssd盤深受儲存公司的喜愛,直到今天,很多關鍵業務的加速都可以採用fusion-io的高效能ssd盤。目前該公司已經上市。

技術發展到今天,ssd無論在效能上還是在容量上都有了巨大的進步,應用對高效能儲存的需求愈發強烈,採用ssd搭建盤陣的想法逐漸靠譜。為此,矽谷出現了一批面向ssd的創業型公司,其中比較典型的是pure-storage,該公司推出的ssd盤陣很具特色。

作為乙個技術研發人員,我們不禁要問:ssd盤陣和磁碟陣列在技術方面有什麼特殊的差別嗎?傳統的盤陣技術可以直接利用到ssd盤陣上嗎?

儲存技術的實施始終圍繞著一點,那就是儲存介質的讀寫行為。無**件系統還是作業系統的io排程層,所有的技術考慮都會圍繞儲存介質的讀寫行為,因此,目前作業系統中的很多策略都是針對磁碟介質特徵的。磁碟有何特徵?磁碟最大的特徵是存在尋道時間,如果在隨機讀寫的模式下,磁碟的效能非常差。為此,作業系統會採用pre-fetch的方式減少磁碟的讀寫次數,io-schedule層採用io聚合排序的方式減少磁碟抖動。

ssd不是機械盤,其採用半導體儲存介質,因此,不具備傳統磁碟的特徵,因此,我們在應用ssd時,軟體層面所採用的技術將會有所變化,這一點我們可以從linux開源專案中窺見一斑。例如,linux為ssd增加了trim機制,需要修改scsi,io-schedule,md-raid和檔案系統,目的就是為了增強ssd的效能。言歸正傳,由於ssd的讀寫特徵發生了變化,所以,我們在設計ssd盤陣的時候所採用的技術必然與傳統磁碟陣列的有所不同。在此,我非常深信如下幾大技術將非常有利用ssd盤陣技術的發展:

1, deduplication。由於磁碟隨機讀寫效能的問題,重複資料刪除基本上和磁碟系統無緣。如果是備份系統,那將另當別論,由於備份系統的資料存在很強的順序性,所以,可以通過locality很高的cache彌補磁碟隨機讀寫效能的問題。ssd的隨機讀寫效能很高,samsung最近的測試資料表明,ssd可以達到80k的隨機讀寫iops。因此,完全可以將deduplication技術應用到ssd盤陣上。採用重複資料刪除的盤陣可以達到用「計算換io「的目的,系統效能可以伴隨著cpu效能的進步而提公升;另一方面,deduplication可以很好的彌補ssd容量偏小的問題。在很多應用中,高效能的deduplication可以做到20:1的資料壓縮率,這是非常樂觀的數字。

2, data-log。ssd乙個非常的好的表現是隨機讀寫效能,而乙個令人頭疼的問題是寫放大問題,小寫對ssd中的firmware來說是乙個負面的操作。而log技術可以正好利用ssd的優越的隨機讀寫效能來彌補ssd的小寫問題。log技術在傳統磁碟上也有應用,大家熟知的dcd技術就是採用磁碟優秀的順序些效能來彌補低效的隨機寫效能。但是,由於磁碟的隨機讀效能很差,所以,面向磁碟的dcd技術只能在寫應用中可以採用,而讀效能是很差的,無法應用。面向ssd的log技術不會存在這個問題,優秀的隨機性能完全可以勝任應用的需求。

我想深入考慮ssd的讀寫特徵,採用符合ssd讀寫特徵的技術,能夠使得ssd盤陣在效能上和使用壽命上都達到最佳。

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