閃存可以消除所有傳統(tǒng)硬盤存儲(chǔ)系統(tǒng)中常見的旋轉(zhuǎn)延遲和尋道延遲問題，從而提供出色的性能，這對于隨機(jī)I/O尤其有效。在當(dāng)今虛擬化應(yīng)用程序環(huán)境中，I/O訪問模式由于虛擬化的“混合作用”而變得更加隨機(jī)。因此，閃存提供的出色性能意義重大。此外，閃存現(xiàn)在的購買價(jià)位比高速緩存便宜得多。因此，可以像部署傳統(tǒng)硬盤存儲(chǔ)一樣，以超過高速緩存的容量來部署閃存。數(shù)據(jù)中心對閃存的使用越來越多，一些業(yè)內(nèi)權(quán)威人士預(yù)計(jì)，規(guī)模經(jīng)濟(jì)最終會(huì)將閃存成本降低到與傳統(tǒng)硬盤存儲(chǔ)同樣的級別，隨著時(shí)間的推移，閃存將完全取代傳統(tǒng)硬盤存儲(chǔ)。

　　并非所有閃存驅(qū)動(dòng)器均完全相同

　　雖然閃存能夠取代數(shù)據(jù)中心的傳統(tǒng)硬盤存儲(chǔ)，但與磁介質(zhì)相比，閃存實(shí)際上采用了不同的中硅或電子與非門，在性能、成本和數(shù)據(jù)保留特性上有很大不同，而這些因素可能會(huì)影響數(shù)據(jù)中心應(yīng)用程序工作負(fù)載的經(jīng)濟(jì)性和運(yùn)行狀況。因此，在考慮采用閃存之前，有必要了解閃存技術(shù)的一些基本知識(shí)。

　　寫耐用性：與傳統(tǒng)硬盤存儲(chǔ)上的磁介質(zhì)不同，對于閃存，必須先擦除其中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)，才能寫入或“編程”新數(shù)據(jù)，這稱為“編程-擦除”周期(PE/C)。閃存上與非門的PE/C最多約幾千個(gè)，在經(jīng)過最大周期數(shù)量后，閃存驅(qū)動(dòng)器的性能和可靠性將大大下降，性能可能會(huì)降至原來的十分之一。閃存技術(shù)的這一特性限制了可以在閃存驅(qū)動(dòng)器上執(zhí)行的寫操作數(shù)量。閃存的這一限制稱為寫耐用性，以每日驅(qū)動(dòng)器完全寫入次數(shù)(或每日驅(qū)動(dòng)器填充次數(shù))表示。

　　寫懸崖：必須先擦除閃存驅(qū)動(dòng)器中的與非門塊才能將塊寫入，這一要求意味著閃存驅(qū)動(dòng)器需要保留預(yù)先擦除的塊，才能通過消除在每次按需執(zhí)行擦除流程時(shí)可能發(fā)生的延遲來提高性能，即使寫入較小的塊也不例外。如果閃存驅(qū)動(dòng)器中預(yù)先擦除的塊不足，尤其是在驅(qū)動(dòng)器已滿的情況下或在持續(xù)的寫密集型操作期間，可能會(huì)由于閃存驅(qū)動(dòng)器嘗試創(chuàng)建空閑的與非門塊而產(chǎn)生較長時(shí)間(50毫秒以上)的延遲。閃存驅(qū)動(dòng)器的這種寫入性能降級稱為寫懸崖。

　　可以通過多種方法解決閃存驅(qū)動(dòng)器的寫耐用性和寫懸崖問題，進(jìn)而影響其成本和使用壽命。例如，要避免/延遲寫懸崖，通�？蛇^度配置用于內(nèi)部事務(wù)處理的容量(增加每GB成本)，以及使用稱為“磨損均衡”的流程，將對同一個(gè)塊的重復(fù)寫入遍布到閃存上的多個(gè)新位置，以此確保驅(qū)動(dòng)器受到均衡磨損(延長驅(qū)動(dòng)器使用壽命)。

　　如今，市面上有三種基于寫耐用性的常見企業(yè)級閃存驅(qū)動(dòng)器。您對每項(xiàng)應(yīng)用程序工作負(fù)載所選擇的閃存驅(qū)動(dòng)器可能會(huì)影響數(shù)據(jù)中心的經(jīng)濟(jì)性和運(yùn)行狀況。

　　讀優(yōu)化(RO)或多層單元(MLC)驅(qū)動(dòng)器：此類驅(qū)動(dòng)器針對讀操作進(jìn)行了優(yōu)化。通常，MLC閃存驅(qū)動(dòng)器的寫耐用性為每日對驅(qū)動(dòng)器填充1-3次。MLC閃存驅(qū)動(dòng)器也是價(jià)格最低的企業(yè)級閃存驅(qū)動(dòng)器。

　　寫密集型(WI)或單層單元(SLC)驅(qū)動(dòng)器：與RO驅(qū)動(dòng)器相比，此類驅(qū)動(dòng)器的寫耐用性較高，并且過度配置程度通常更高。SLC閃存驅(qū)動(dòng)器的寫耐用性通常為每日對驅(qū)動(dòng)器填充20到30次。寫耐用性越高，成本就越高;因此，SLC是最昂貴、最可靠的企業(yè)級閃存驅(qū)動(dòng)器。

　　混用(MU)或企業(yè)級MLC (eMLC)驅(qū)動(dòng)器：這兩種類型的驅(qū)動(dòng)器嘗試從寫耐用性和成本角度上，兼顧SLC驅(qū)動(dòng)器和MLC驅(qū)動(dòng)器各自的優(yōu)勢。MU驅(qū)動(dòng)器的典型寫耐用性為每日對驅(qū)動(dòng)器填充5到10次。

　　在企業(yè)IT解決方案中部署閃存

　　如圖1所示，可以在IT解決方案的各個(gè)層使用閃存來改進(jìn)應(yīng)用程序I/O性能。當(dāng)然，與任何其他技術(shù)一樣，沒有一種方法能適于所有使用情形，您必須對適當(dāng)?shù)膽?yīng)用程序使用適當(dāng)?shù)拈W存，才能使您的數(shù)據(jù)中心實(shí)現(xiàn)閃存的經(jīng)濟(jì)和運(yùn)行優(yōu)勢。

圖1 在企業(yè)IT解決方案中部署閃存

    將閃存用作存儲(chǔ)陣列中的高速緩存

　　最早采用閃存的方式之一是將閃存用作存儲(chǔ)陣列中的第二層高速緩存。這樣做的目的是在基于DRAM的系統(tǒng)高速緩存和速度較慢的硬盤之間放入一個(gè)較快的介質(zhì)。借助將閃存驅(qū)動(dòng)器用作第二級高速緩存的巧妙方法，陣列軟件能夠得到增強(qiáng)。通過將常用數(shù)據(jù)移至閃存高速緩存，能夠減少從傳統(tǒng)硬盤讀取數(shù)據(jù)的需要，這可以縮短延遲，從而大大提升應(yīng)用程序的性能。

　　此方法將存儲(chǔ)控制器高速緩存層與閃存相結(jié)合，從而擴(kuò)展了高速緩存層，提高了性能，但這需要經(jīng)過一個(gè)使用工作負(fù)載熱點(diǎn)來填充高速緩存的預(yù)熱階段，并且常常伴有缺陷，例如在整個(gè)周末執(zhí)行備份作業(yè)后，周一早上的響應(yīng)時(shí)間會(huì)較長。

　　將閃存用作存儲(chǔ)陣列中的多個(gè)層

　　在過去幾年中，閃存價(jià)格大幅下降，每GB閃存的價(jià)格接近于15K RPM傳統(tǒng)硬盤的價(jià)格。因此，現(xiàn)在可以將多種類型的閃存驅(qū)動(dòng)器部署為陣列中的多個(gè)存儲(chǔ)層。通過此戰(zhàn)略，客戶能夠部署更大容量的閃存。與智能分層功能相結(jié)合，此戰(zhàn)略能夠?qū)㈤W存優(yōu)勢擴(kuò)大到更大比例的已部署容量。雖然此方法能夠混合傳統(tǒng)硬盤和不同類型的閃存驅(qū)動(dòng)器，進(jìn)而將閃存優(yōu)勢擴(kuò)大到更大比例的已部署容量，但其有效性完全取決于陣列軟件分層功能的成熟度和靈活性。

　　用于應(yīng)用程序加速的服務(wù)器連接閃存

　　此方法旨在將閃存優(yōu)勢擴(kuò)展到應(yīng)用程序。PCI總線的訪問速度高于符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的磁盤驅(qū)動(dòng)器接口(例如SAS或SATA)。因此，為提高服務(wù)器上運(yùn)行的應(yīng)用程序的性能，此方法將閃存驅(qū)動(dòng)器直接置于高速PCI總線上，并提供智能軟件，使服務(wù)器將閃存用作服務(wù)器內(nèi)存高速緩存的擴(kuò)展。

　　雖然此方法可大大提高目標(biāo)工作負(fù)載的性能，使駐留在服務(wù)器中的閃存形成孤島。因此，此類優(yōu)勢適于在特定物理服務(wù)器上運(yùn)行的應(yīng)用程序，當(dāng)虛擬數(shù)據(jù)中心的應(yīng)用程序工作負(fù)載從一個(gè)物理服務(wù)器移至另一服務(wù)器時(shí)，此類優(yōu)勢將失效。

　　全閃存陣列

　　此方法旨在完全消除傳統(tǒng)硬盤并提供基于全閃存驅(qū)動(dòng)器的存儲(chǔ)系統(tǒng)，藉此來顛覆傳統(tǒng)存儲(chǔ)陣列市場。陣列硬件有現(xiàn)成產(chǎn)品或可以定制，只需使用定制陣列固件和軟件即可利用先前討論的閃存驅(qū)動(dòng)器特性。 雖然此方法可顯著、持續(xù)地提高在連接的服務(wù)器場上運(yùn)行的所有工作負(fù)載的性能，但目前其成本極高，并且可能缺乏諸如高可用性和數(shù)據(jù)保護(hù)等企業(yè)級功能。現(xiàn)在，值得花大價(jià)錢購買此類陣列來處理的工作負(fù)載很少。

　　采用閃存時(shí)的考慮事項(xiàng)

　　在企業(yè)中采用閃存的主要驅(qū)動(dòng)因素是提高應(yīng)用程序性能。電子閃存驅(qū)動(dòng)器的速度在本質(zhì)上應(yīng)比機(jī)械硬盤高一個(gè)數(shù)量級。而在另一方面，其企業(yè)級功能的成本較高并且不夠成熟，這是阻礙企業(yè)快速采用閃存驅(qū)動(dòng)器的主要因素。因此，請務(wù)必了解您的企業(yè)目標(biāo)，以確定是否應(yīng)將閃存引入到您的數(shù)據(jù)中心以及以何種方式引入。下面列出的考慮事項(xiàng)應(yīng)能幫助您制定符合自身需要的戰(zhàn)略。

　　工作負(fù)載特性：數(shù)據(jù)中心的每項(xiàng)應(yīng)用程序工作負(fù)載都具有不同的I/O特性，例如，不同應(yīng)用程序具有不同的讀/寫比率和不同的I/O模式(連續(xù)或隨機(jī))。要選擇能夠優(yōu)化數(shù)據(jù)中心存儲(chǔ)TCO的閃存戰(zhàn)略，了解數(shù)據(jù)中心應(yīng)用程序工作負(fù)載的I/O特性非常重要。對于具有隨機(jī)I/O模式的讀密集型應(yīng)用程序，閃存比傳統(tǒng)硬盤存儲(chǔ)更加經(jīng)濟(jì)實(shí)惠，而對于主要具有連續(xù)I/O模式的寫密集型應(yīng)用程序，傳統(tǒng)硬盤存儲(chǔ)的TCO會(huì)更低。此外，了解應(yīng)用程序的I/O特性還能幫助您選擇適當(dāng)?shù)拈W存(SLC、MLC、eMLC)，從而最大限度降低成本并減少操作中斷情形。

　　企業(yè)級功能：閃存具有獨(dú)特的特性，但終究只是一種存儲(chǔ)介質(zhì)。雖然利用閃存特性很重要，但部署閃存不能以犧牲高可用性、快照、復(fù)制、成熟的策略驅(qū)動(dòng)型分層和管理集成功能為代價(jià)。請注意，完全專注于技術(shù)層面的閃存解決方案可能不具有強(qiáng)大的企業(yè)級存儲(chǔ)平臺(tái)所提供的功能。

　　解決方案的設(shè)計(jì)方法：閃存可以部署在企業(yè)IT解決方案的各個(gè)層(圖1)，因此，在每一層管理、運(yùn)行和保護(hù)閃存投資變得越來越重要。全方位使用閃存的解決方案將提供更大的TCO和ROI優(yōu)勢。此類閃存解決方案非常靈活，可引入到企業(yè)內(nèi)的任一層，同時(shí)極為智能，可通過在每一層集成其功能來擴(kuò)大閃存優(yōu)勢。例如，此類閃存解決方案以智能方式集成基于主機(jī)的閃存功能(例如高速緩存)，使之很好地與基于陣列的閃存功能(例如高速緩存、分層、快照和復(fù)制)配合工作，從而優(yōu)化您在企業(yè)內(nèi)各個(gè)層的閃存投資，并降低存儲(chǔ)TCO。

　　結(jié)論

　　閃存是近期最令人激動(dòng)的企業(yè)存儲(chǔ)發(fā)展成果之一。這項(xiàng)技術(shù)有可能帶來巨大的性能和經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢。此外，閃存驅(qū)動(dòng)器的成本預(yù)計(jì)將不斷降低，結(jié)合這兩項(xiàng)因素考慮，采用閃存設(shè)備勢在必行。不過，與任何一項(xiàng)極具潛力的新技術(shù)一樣，要增加實(shí)現(xiàn)潛在優(yōu)勢的可能性，應(yīng)提高對于優(yōu)勢和限制的了解并以明智的方式進(jìn)行部署。

核心關(guān)注：拓步ERP系統(tǒng)平臺(tái)是覆蓋了眾多的業(yè)務(wù)領(lǐng)域、行業(yè)應(yīng)用，蘊(yùn)涵了豐富的ERP管理思想，集成了ERP軟件業(yè)務(wù)管理理念，功能涉及供應(yīng)鏈、成本、制造、CRM、HR等眾多業(yè)務(wù)領(lǐng)域的管理，全面涵蓋了企業(yè)關(guān)注ERP管理系統(tǒng)的核心領(lǐng)域，是眾多中小企業(yè)信息化建設(shè)首選的ERP管理軟件信賴品牌。

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本文標(biāo)題：閃存技術(shù)詳介及企業(yè)閃存解決方案部署

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