与hdd相比,AFA存储具有总拥有成本优势
全闪存阵列存储的TCO优势,包括降低功耗、冷却和提高性能,可以帮助组织证明其用于存储活动工作负载的合理性。
全闪存存储系统组成的固态驱动器消除旋转磁盘和显著提高性能。虽然闪存驱动器首次出现在混合配置的存储系统中,与hdd一起出现,但所有主要的存储供应商现在都只销售ssd阵列。
在每千兆字节的基础上,全闪存阵列(AFA)存储仍然比hdd更贵,但组织可以看到TCO的优势,从降低功耗、冷却和提高性能。虽然闪存可能总是比旋转磁盘更贵,但是闪存价格持续下跌随着它越来越受欢迎。
虽然AFA存储最初用于存储关键的业务应用程序,但现在,许多公司正在使用它存储其所有活动工作负载.
实现全闪存阵列存储的利弊
的AFA存储系统的主要优点使用hdd的阵列就是性能。对于随机读写来说,ssd要快得多,因为不需要移动读/写磁头,而hdd是必须的。ssd还提供比hdd更高的吞吐量和更快的响应时间。
此外,由于没有移动部件磨损或故障,闪存通常比hdd更可靠。闪存系统还需要更少的电力和冷却,这在许多数据中心可能是供应不足的。对于存储在系统中的每个位,Flash系统具有本质上相同的读取时间。因为不需要等待物理磁头移动来访问下一位数据,所以最小、最大和平均读取时间通常非常接近。
写入时间可能更加多变。与单独写入每个字节的HDD不同,SSD必须按块擦除和重写,块的大小可以从512字节到4 MB不等。
闪存over HDD的性能要好得多,SSD供应商已经能够为活动存储实施重复数据消除。重复数据消除算法寻找同一数据块存储在多个位置的情况。它们标识重复项,将其删除,并留下一个占位符以指向原始块。这种处理需要相当大的功率,并导致对存储的多次访问,以搜索重复数据和处理已写入数据的更改。
最初,重复数据删除用于备份和归档,寻找重复的数据块,只保留一个块。随着全闪存阵列性能的提高,重复数据删除过程已经从脱机存储转移到在线存储,与数据压缩结合使用,提供比实际容量高几倍的有效容量。
然而,全闪存企业存储也有其缺点。首先,它比旋转磁盘更贵。另一个缺点是,直到最近,ssd的容量都小于hdd。这两种情况都有所改善,因为闪存的价格正在下降,而且如果将电力和冷却成本考虑在内,ssd通常会变得价格有效。
更大容量的固态硬盘正在出现,并将很快超过硬盘的容量。首批15 TB SSD于2016年在存储阵列中上市,更大的驱动器也在供应商的路线图中。
SSD驱动器类型是如何演变的
最初的闪存设备使用单元存储数据,并根据存储的字节数命名:单级单元(SLC)、多级单元(MLC)和三级单元(TLC)。这些单元分别存储一个、两个和三个字节,在同一空间中提供更大的容量。
下一个大的变化是三维结构,它将多层电池堆叠在一起,大大提高了容量并降低了成本。
设计师从一开始就在与ssd进行斗争的一个问题是细胞的寿命有限。硬盘驱动器上的每个位都可以被无限次地写入或重写。相比之下,组成flash的单元格只能被写入有限的次数。
SLC通常比MLC或TLC具有更长的寿命。这是另一个巨大的推动力背后的需要避免写放大; 除了影响性能外,这还会缩短驱动器的使用寿命。
除了闪存驱动器内的单元类型,ssd还有其他分类,如协议类型、接口和形式因素。协议在接口上运行,虽然它们可以互换引用,但它们是不同的。例如,有可能运行SCSI协议通过SCSI接口,也可以通过以太网(iSCSI)。
第一个闪存使用了与hdd相同的协议:高级主机控制器接口运行在SCSI、SATA和FC接口上。因为该协议是针对hdd开发的,所以它们的效率不如flash,所以存储行业专门为flash开发了一种协议:非易失性内存快车(NVMe)。
NVMe可以在PCI Express上运行,PCI Express与PC主板上的附加卡使用的接口相同。它还可以在光纤网、以太网、FC或InfiniBand上运行。
随着时间的推移,外形尺寸已从硬盘的3.5英寸和2.5英寸尺寸下降到笔记本电脑、平板电脑和手机的1.8英寸和M.2英寸尺寸。
NVMe驱动器在2016年被纳入了一些存储阵列,在2018年变得普遍之前,它们可能会在2017年出现更多。
供应商经常谈论所有闪存阵列的有效容量,它衡量客户在考虑数据缩减后可以期望的容量。这有助于降低闪存和旋转磁盘驱动器之间的成本溢价。例如,1 TB的HDD可能是70美元,而1 TB的SSD可能是500美元或更多。然而,这已不像过去那样成为一个问题,因为大多数闪存系统都提供了HDD无法比拟的合理、有效的容量和性能。
尽管如此,你还是应该知道阵列的实际容量请记住,数据缩减的结果会根据数据类型和其他因素而有所不同。
你能负担多快的速度?
从第一批消费级ssd到最新的NVMe驱动器,性能提高了10倍或更多。无论是以IOPS衡量的驱动器、以兆字节/秒衡量的吞吐量,还是以毫秒或微秒衡量的延迟,都是如此。
技术越新越快,成本就越高。此外,企业级存储系统从添加到系统控制器的数百gb RAM到设计用于减少写放大或简化输入/输出操作的定制代码,有各种各样的设计来优化或提高性能的技术。
所有这一切都意味着,一个50 TB的全闪存SAN系统可能是一个面向SMB的系统,可以以25000美元的价格支持几台服务器,也可能是一个庞大的企业级存储群集,能够支持数万用户,成本高达100万美元或更多。
在炒作放大的情况下,做出明智的购买决定变得更加困难。供应商声称的100万IOPS在某些情况下可能是正确的,但是将一个服务器连接到一个阵列,您可能永远不会看到100,000 IOPS。您可能需要一个集群架构,让多个服务器通过许多不同的连接访问数据,以实现这种性能。
AFA存储市场
领头羊所有闪存阵列供应商都进入了市场以不同的方式。传统存储供应商将闪存作为第0层或缓存,然后进入混合闪存/硬盘系统,最后进入全闪存。其中包括戴尔EMC、惠普企业、日立数据系统、IBM和NetApp。
另一组供应商开始使用全闪存或基于ram的系统,在他们的产品线中很少或没有基于hdd的存储。其中包括Kaminario和Pure Storage。
其他游戏,如Nimble Storage和Tegile Systems,一开始是使用磁盘,但它们的控制器在一开始就进行了优化,以最大限度地利用闪存。他们称自己的平台为“flash优先”系统。
第一组中一些较大的供应商既有从磁盘转换为闪存的传统平台,也有收购全闪存初创公司的平台。例如,EMC收购了XtremIO, IBM收购了Texas Memory Systems, NetApp收购了SolidFire。