SSD技术的最佳实践

对于财力雄厚的数据中心来说，SSD技术不再是奢侈品，它比以往任何时候都更便宜，而且有多种形式，可以选择部署选项。

通过

丹尼斯·马丁,Demartek

发表:05年7月2013年

SSD技术不再是富裕数据中心的奢侈品，它比以往任何时候都更经济实惠，而且越来越流行。。。

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各种形式的因素和部署选项的选择。

固态存储技术已经彻底改变了消费类电子产品，在移动电话和平板电脑等几乎所有类型的紧凑消费设备中取代了旋转磁盘驱动器，并成为超薄笔记本电脑的标准。现在，数据中心也感受到了固态存储的好处和热情。

而运输的单位数量一些类型的硬盘驱动器(hdd)正在衰退，固态硬盘(SSD)的出货量继续飙升，并迅速为企业应用程序所接受。固态存储非常适合数据库应用程序、虚拟化服务器、虚拟桌面环境和其他基于以下任何一个标准需要更高性能的工作负载:

事务性能，以每秒I/O（IOPS）为单位
总吞吐量或带宽，以每秒兆字节计(MBps)
更低的I/O操作的往返时间，以延迟(毫秒或微秒)衡量

与hdd一样，ssd可以分为两个基本类别:企业和客户端。企业ssd（就这点而言，硬盘）的额定值为全天候运行，通常具有更好的性能，通常具有更长的保修期和预期寿命，每GB的成本更高。客户端ssd(和hdd)通常不适合24x7操作，通常具有更高的容量和更低的每GB成本。

NAND闪存ssd和写入

由于SSD技术中使用的NAND闪存的物理特性，在NAND闪存媒体的每个位上可以执行的写操作数量是有限的。

五个最大的固态实现错误

不理解应用程序的工作负载;例如，在缓存“不友好”工作负载下使用SSD缓存。
不期望在部署SSD技术后，瓶颈会得到改善。
没有购买足够的固态硬盘来预测需求。
不了解服务器端SSD和外部SSD之间的用例差异。
不理解ssd的“刚开箱即用”性能和“稳定状态”性能之间的区别。

行业和SSD制造商使用的概念是一天内可以执行的全容量覆盖数量。一个企业SSD将能够在至少5年的时间里每天维持数倍于其容量的写操作。一个客户端SSD通常能够在许多个月的时间里每天都维持低于其全部容量的写操作。术语terabytes written (TBW)通常用来表示这种特性。因此，企业ssd适合每天执行大量写操作的应用程序，如数据库应用程序。

形式概述

SSD技术有多种形式，可以单独使用，也可以与其他技术（如HDD）混合使用。SSD技术本身可以在IT基础设施的多个位置之一实现为缓存，也可以在离散设备或大型设备中实现为主存储器，所有的flash存储阵列．以一种混合的方式，固态硬盘技术可以结合HDD技术形成单独的混合设备或大型混合闪存优化存储阵列。

磁盘驱动器外形尺寸。磁盘驱动器外形尺寸是SSD技术的常见封装。SSD有1.8英寸、2.5英寸和2.5英寸三种型号3.5英寸的“磁盘驱动器”使用当今可用的相同连接器和接口的表单因素硬盘技术2.5英寸尺寸是ssd最常见的物理尺寸。这些ssd的容量在一个驱动器上可以达到2tb。就像hdd一样，SATA和SAS是ssd的常见接口。新的企业ssd开始使用12gbps SAS作为接口，以提供比以前更高的性能。驱动器形状因素ssd也可以使用较旧的接口，但它们正在走下坡路。由于ssd的更高性能，正在开发新的接口，如SATA Express、SCSI Express和非易失性内存Express (NVMe)，以适应驱动器的形状因素。预计在2013年底或2014年初，这些新接口将出现在发货产品上。

PCI Express (PCIe)卡的外形因素。SSD技术的另一个常见的形状因素是PCIe卡形状因素。这些卡可以装入计算机的PCIe插槽，并提供极好的性能和极低的延迟，因为存储可以直接通过快速的PCIe总线访问。这些PCIe固态硬盘的企业版本往往比同等容量的固态硬盘价格更高，但性能通常更好。目前最大容量的PCIe SSD是10tb，但这种SSD的成本是典型服务器的几倍。

许多PCIe ssd支持PCIe 2.0，需要x4或x8插槽。一些新卡也支持PCIe 3.0，从2012年开始在新服务器上销售。

SSD形式因素的一个重要方面是卡的物理尺寸。有些是半高半长，这意味着它们可以装入大多数服务器，甚至是体积较小的服务器。全高和/或全长PCIe SSD卡具有额外的容量，但可能不能适用于所有服务器。

此外，一些大容量的PCIe ssd需要额外的功率，超过标准的25瓦，可以直接从PCIe插槽提取。一些服务器配备了额外的电源连接器。

SSD-specific形式因素。由于体积小、功耗低，ssd还可以采用其他形式，其中许多都是为更小的应用程序设计的。这些包括迷你SATA（mSATA），约为名片大小（或更小）；它的容量高达256 GB，使用SATA命令接口，可装入PCIe插槽。另一种是µSSD（micro SSD），它是一种直接安装在主板上的硅芯片，在操作系统看来是SATA接口存储设备，专为移动设备等低功耗应用而设计。

一个有趣的SSD技术的外形因素可能具有企业应用程序的是双列直插式内存模块(DIMM)槽形系数。这些产品是NAND闪存和非易失性DRAM设备，适合标准DDR3 DIMM插槽，但为服务器提供非易失性存储容量。这些可以提供一种有趣的方式，将企业存储添加到具有许多DIMM插槽的服务器。

混合驱动器和阵列

有许多混合SSD/HDD产品将SSD和HDD技术结合在同一产品中。单个混合驱动器通常用于消费者和桌面应用程序，通常将SSD用作HDD前面的缓存。更大的混合闪存优化存储阵列采用离散soli组合构建d-state设备（SSD或PCIe卡）和单独的HDD，并专为企业存储应用而设计。这些混合阵列中的SSD可在主存储设计中用作缓存或分层。

用例和工作负载

尽管在Demartek测试实验室中，我们已经看到SSD在几乎所有工作负载下的性能都得到了改善，但仍有一些工作负载使用SSD技术表现得特别好。数据库工作负载可以很好地与ssd一起工作，这不仅是因为ssd具有更高的原始性能，还因为它减少了延迟。当使用ssd作为缓存和主存储时，我们看到了显著的性能改进。将应用程序数据完全放在SSD媒体(主存储)上将立即为该应用程序带来巨大的好处。通过使用ssd作为主要存储位置，我们看到性能提高了8到16倍甚至更多。不幸的是，您可能无法为环境中的每个应用程序都提供这种配置。

虽然单个硬盘可以提供数百IOPS，ssd通常提供单台设备可达数千或数万IOPS。在一些在线事务处理(OLTP)应用程序环境中，包括数据库和Web服务器环境，短响应时间通常是非常关键的。事务可能需要对数据库进行多次连续查询，其中每个查询都依赖于前一个查询返回的答案。在这些情况下，用户响应时间完全取决于存储返回整个查询系列的答案的速度。在许多情况下，我们已经看到使用SSD技术的毫秒级延迟，这可能比原始IOPS或吞吐量性能更重要。

SSD缓存和缓存友好的工作负载

将SSD部署为缓存有可能在许多应用程序之间共享性能优势，因为缓存将改善任何“热”的I/O，而不管应用程序是什么。SSD缓存也是开始使用相对较少的固态存储的好方法。缓存需要时间“预热”并填充热数据，这可能需要几分钟或几小时，具体取决于您的环境重复访问整个数据集的一个子集被视为缓存友好型，并将受益于SSD缓存。我们已经看到，根据缓存产品、后端存储速度和其他因素，通过使用SSD缓存，OLTP工作负载的性能将提高2.5倍至8倍。