存储
陈洁伟-福托利亚
闪存数据存储的新使用案例使企业受益
采用NVMe和基于内存总线的闪存DIMM等协议有助于闪存存储设备跟上最苛刻的使用情况。
高性能存储系统已经出现了一段时间。在20世纪90年代，这些系统是基于DRAM的，主要用于加速面向事务的数据库。这些系统的费用使它们难以证明其合理性，并将它们的使用限制在应用程序中，在这些应用程序中，大规模的性能加速将使组织赚更多的钱。
时代变了。随着成本的降低，高性能闪存数据存储系统变得更容易证明其合理性，从而将其转移到企业中并扩大其应用范围。今天flash正在突破新的门槛在每GB的价格上，因此，用例再次发生了变化。
Flash是主力
你过去只是部署闪存数据存储系统s、 就像他们的动态RAM（DRAM）兄弟一样，适用于可以利用其性能的应用程序。但是闪存现在是主要数据存储的首选介质。任何可以证明使用主存储器还可以证明使用闪存是合理的.
闪存采用的下一步将从三个方向推动这项技术。最令人惊讶的是进入辅助存储，如归档和备份。另一个是比现在的性能更快。第三种是使用闪存替代DRAM。
用于辅助存储的闪存
五年前，由于成本问题，在辅助存储系统中使用闪存是闻所未闻的。随着价格的持续下跌和密度的增加，这种情况正在发生变化。如今，存储系统供应商可以在2U到3U的包中提供PB级的存储。随着建设和供电新数据中心的成本变得更具挑战性将更多容量压缩到同一空间变得更加引人注目，即使它稍微贵一点。
同时，性能优势不会在辅助存储服务的市场上消失。一个可以将所有数据存储在flash上的大数据分析项目可以在更广泛的数据集中更快地生成结果。一个保存了很多年的信息，但几乎可以立即响应数据请求的档案馆是难以抗拒的，尤其是在一个充满不耐烦用户的世界里。
这种对不可预测的访问请求做出即时响应的能力对于媒体和娱乐等行业来说至关重要，这些行业曾经将其内容一次性分发到无限多个目的地，不管他们是否想要——比如广播电视。它现在是一个几乎完全按需运营的行业，等待特定用户请求一段内容——比如Netflix。
磁带和硬盘有前途吗？
随着闪存继续在数据存储行业占据主导地位，您必须想一想，硬盘驱动器和磁带系统在现代数据中心中有何地位。在这两种技术中，胶带可能是最好的绝缘材料。
忽略每GB的成本，磁带有一些独特的特性：
- 磁带设计为离线。在我们这个完全互联的世界里，数据经常受到黑客的攻击，并且总是暴露给流氓员工。断开连接的副本不会受到这些攻击。
- 磁带是便携式的。它的高容量（下一代为32 TB）和坚固的结构意味着整个数据中心可以通过通宵卡车运输，超过了最快WAN连接的带宽。
基于硬盘的系统更容易受到攻击，尤其是当每个闪存设备的密度增加时。虽然10 TB的HDD可用，20 TB的驱动器将很快可用，但预计32 TB的闪存数据存储设备将更快发货。此外，为了获得这些硬盘容量，硬盘驱动器供应商不得不在数据的写入和读取方式上做出妥协。硬盘驱动器的设计不适合脱机使用，也不像磁带介质那样便于携带。
与闪存相比，硬盘驱动器仍具有每GB的价格优势，而磁带则具有这两者的优势。可以合理地假设flash将继续缩小这一差距。如果每GB的价格是硬盘的唯一优势，那么这项技术显然存在风险。
另一个惊喜闪存数据存储用例是备份和数据保护。备份软件产品依赖于其数据库，该数据库跟踪各种元数据。闪存的速度使其能够更快地添加数据，并立即响应用户搜索请求。但数据保护的重大转变是恢复到位。大多数备份应用程序都可以直接在备份目标上托管虚拟机的数据存储。突然，备份存储变成了主存储。如果主存储中充满了高容量、压缩和消除重复数据的HDD，那么该数据存储的性能将是一个问题。这迫使一些供应商关闭这些功能，以防客户想要使用就地恢复功能.
基于闪存的备份存储系统使就地恢复成为一种可行的方法，可以使应用程序在满足用户期望的性能点恢复服务。请记住，在出现故障之前，这些用户已经习惯了主存储系统中的闪存性能。即使在恢复状态下，他们也可能不愿意牺牲性能。
高性能闪存
尽管闪存系统速度很快，但仍有一些应用程序可以使用更高的速度。此外，在闪存提供的性能对今天的企业来说，这可能是短暂的。最终，应用程序开发人员将迎头赶上并创建比当前flash系统所能提供的性能更高的应用程序。
大多数围绕闪存实现的性能问题更多地与围绕介质的包有关，而不是介质本身。对于基于闪存的存储系统，我们讨论的是闪存介质与运行存储软件的内部CPU之间的内部连接。这些连接之间的延迟和软件质量是最大的挑战。
闪存正在从一种更昂贵但速度更快的HDD替代品演变为一种速度较慢但价格较低的系统RAM替代品。
数据存储行业开发了非易失性存储器express（NVMe）来专门解决这个问题。NVMe是存储协议的下一步使操作软件能够与媒体对话。它是专门为闪存设计的，而它所取代的SCSI协议是在HDD时代设计的。
NVMe减少了SCSI堆栈中不必要的开销。它支持比标准SCSI更多的队列，使队列数量从传统高级主机控制器接口（AHCI）支持的队列数量增加到64000个。每个NVMe队列还可以支持64000条命令，而不是AHCI在其单个队列中支持的32条命令。此外，NVMe在每个CPU周期中可以比标准SCSI做得更多。
在某些情况下，数据必须离开存储系统并与访问它的应用程序通信。这是另一个减少延迟至关重要的领域，NVMe有助于减少延迟织物上的NVMe并在光纤通道（FC）和以太网网络上工作。如今，iSCSI和FC协议传输SCSI。这意味着，无论从带宽的角度看，它们的速度有多快，它们都会受到SCSI单线程特性的影响。NVMe允许他们利用更多的队列和命令，从根本上优化这些更快的网络。
闪存为RAM
Flash最初是作为一种更昂贵但速度更快的HDD替代品出现的。现在，它已经准备好发展成一种速度较慢但成本较低的产品系统RAM的替代方案. 内存数据库、大数据分析处理以及高度密集的虚拟化和容器化环境推动了服务器对RAM的需求。问题是RAM很昂贵，而且大多数服务器对IT部门每台服务器可以安装多少RAM都有限制。许多内存数据库环境购买额外的服务器，不是因为它们需要更多的计算能力，而是因为它们需要更多的内存。
作为RAM的闪存数据存储本质上是安装在DIMM模块上的闪存，设计用于进入系统主板。由于闪存的密度高于DRAM，因此可以向服务器添加比以往任何时候都大得多的容量。因为闪存DIMM安装在内存总线中，所以它有一个高速网络，可以与CPU通信。这个闪存DIMM驱动器将自动管理从闪存DIMM到DRAM DIMM的数据移动。本质上，它为内存创建了一种分层机制。
由于闪存DIMM需要更新的ROM BIOS，IT专业人员必须验证哪些服务器供应商支持哪些闪存DIMM（如果有的话）。
数据中心的关键驱动因素几十年来一直保持不变。企业现在希望数据能够更快地响应，并且希望存储越来越多的数据。存储系统需要不断提高速度和密度，以跟上时代的步伐。闪存最不可预测的变化是它进入了一个由硬盘和磁带系统主导的市场领域。更可预见的是，对更高性能的需求一直存在。采用NVMe等协议，以及基于内存总线的闪存DIMM，将确保闪存技术与用户需求保持同步。
