教程 如何用固態硬碟 SSD 建立零級儲存

2021-09-23 05:15:09 字數 2798 閱讀 3595

目前,又出現了一種新型儲存層:tier 0。tier 0是一種固態儲存器儲存,在tier 1的基礎上提高效能。過去,tier 0的儲存形式為ram磁碟,**不菲。實際上,為了降低ram磁碟的較高成本,你不僅需要確保由儲存引起的效能問題,還應該說明在ram磁碟上的投資能得到回報。

但是,目前這種情況已經發生了變化。固態硬碟成本降低,資料中心可以更加容易地採用ssd技術。儘管ssd成本降低,吸引力增強,但公司還是會首先考慮效能問題,然後才決定是否選擇ssd技術。

要建立tier 0儲存,首先應明確需要儲存哪些資料。

要與4u ssd匹配的效能需要巨大、昂貴的磁碟陣列。以及大型磁碟lun對多個硬碟分條。根據常理,簡單才能勝出。4u ssd簡單實用,大型磁碟陣列採用驅動器安裝,複雜繁瑣,兩者之間,大多數使用者都會選擇ssd。

ssd有兩種形式:基於ram的系統和基於快閃儲存器儲存器的系統。快閃儲存器儲存器正在改變ssd。儘管快閃儲存器的效能不如ram系統,但是相比傳統的磁碟陣列——即使是高效能陣列,速度明顯加快,從而成為某些資料中心的完美解決方案。

基於ram的系統**比快閃儲存器要貴。例如,目前快閃儲存器ssd的容量購買點通常為2tb。2tb的快閃儲存器儲存器通常需要19萬美元。基於ram的ssd容量通常為128gb,需要7萬美元。如果購入2tb的ram ssd,費用將超過100萬美元。

目前,快閃儲存器ssd的銷售量超過ram ssd(從總容量上講),不過ram ssd系統的銷售量也在增長。如果你需要ram ssd,可以調整額外的開支。

與快閃儲存器ssd系統不同的是,ram系統對寫入的資料量沒什麼要求。快閃儲存器系統能處理的寫入資料量有乙個理論限制值。另外,快閃儲存器系統無法提供和ram系統相同的寫操作效能。

因此,如果檔案非常活躍,i/o寫操作頻繁,具有恢復日誌和撤銷片段,那麼ram系統就是不錯的選擇。如果在資料庫環境中,恢復日誌和撤銷片段影響了當前磁碟的i/o效能,此時利用ram就能迅速提高i/o效能,實現投資回報。

怎麼建立tier 0

建立tier 0的第一步是明確需要儲存哪些資料。採用ram系統後,這些應用程式的i/o讀操作事務效能較高。在這些應用程式中,某些特定檔案處於「熾熱」狀態,也就是說,這些檔案非常活躍,需要的i/o高於磁碟子系統所能提供的i/o。

我們回頭看看前面的情況,即資料庫的恢復日誌和撤銷片段安置在ram磁碟中。有三種可行的解決方案:公升級為更快(更貴)的磁碟陣列;在陣列中更多的硬碟間傳播資料(只是你更容易遭受雙硬碟故障的情況);購買ssd。這些應用程式的i/o讀操作效能很高,與快閃儲存器儲存器相比,非常適合採用ram系統。安裝ram ssd的另外乙個優勢為延遲期很低。雖然許多應用程式同時具備低延遲、高iops的特性,但是相對而言,延遲期比iops的頂峰絕對數量更加重要。

在快閃儲存器系統中工作良好的資料往往來自讀操作密集型的應用程式,至少是讀操作比較頻繁的程式。快閃儲存器系統如果具有足夠的ram快取,就能支援大量的讀操作,也就意味著其適用的應用程式對磁碟i/o要求較高,但是無法判斷個人檔案,如資料倉儲等。

相比ram系統,快閃儲存器系統容量大、能耗低。由於快閃儲存器ssd可用容量較大,因此能將整個資料庫系統遷移到ssd中。

保護tier 0

如何保護這種新型的tier 0?畢竟,tier 0是一種儲存器。通常,快閃儲存器在模組中****,而模組分布在陣列組裡,其中乙個模組作為奇偶校驗硬碟。這樣就能有效構建raid 3保護策略。同樣,與usb驅動器中的儲存器類似,快閃儲存器硬碟維護儲存資料不需要消耗能源。

ram硬碟時刻需要能源,資料保護成為最重要的問題。一些ram系統採用電池備份方式,具有內建硬碟,萬一系統由於人為原因或缺電原因被關閉,也能儲存資料。在沒電的時候,ram硬碟電池能夠供系統執行,同時將資料複製到硬碟中,以防電池耗盡了,電力還沒有恢復。

基於ram的ssd還採用糾錯儲存器(ecc)技術和ibm的chipkill 技術。(惠普公司也提供相似技術,稱為chipspare)。這些技術都提供先進的糾錯和改錯技術,保護計算機的儲存系統免受儲存晶元故障的影響,以及儲存片埠多位故障的影響。

例如,chipkill技術通過在多個儲存晶元中分散ecc位數,實現糾錯功能;這樣,一片儲存晶元發生故障,只會影響一位ecc。因此,即使一片晶元完全發生故障,系統也能重建儲存內容。

chipkill技術結合了動態位遷移技術,因此如果晶元發生故障(或超過位錯誤的臨界值),閒置的儲存晶元就可以替代故障晶元。這種理念與raid的理念相似,能夠保護磁碟故障,只不過現在是將理念運用到單個的儲存器晶元中。20世紀90年代,ibm公司開發chipkill技術時,主要針對主框架和高階unix系統,但是chipkill技術現在主要在ssd中使用。ibm公司對chipkill技術影響的研究表明,chipkill能使儲存器系統中資料丟失的概率降低兩個數量級。

基於ram的系統:是綠色環保嗎?

基於ram的系統綠色環保嗎?如果比較每tb容量消耗的電量,那答案就是否定的,但現實中並非這麼比較。一直以來,如果應用程式的磁碟i/o效能不佳,都是通過建立lun,部署高效能硬碟,以提高效能。陣列中硬碟越多,磁碟的i/o速度越快。這些額外的硬碟需要更多能耗,尤其是採用非虛擬化儲存技術時,非虛擬化環境中的大量磁碟容量得不到利用。為了提高速度,使用者不得不犧牲容量利用率。

ssd無需額外的硬碟,而是在硬碟之外提高速度。因而需要的硬碟數量較少,能源消耗速率也就較低。

可能實現的效能

通常,硬碟驅動器的讀寫操作速率會4-5msec,隨機i/o約為每秒150-300次。基於ram的ssd讀寫操作速率為.015 msec,i/o約為每秒400,000次。基於快閃儲存器的ssd讀操作速率為0.2 msec,寫操作速度為2-msec。i/o效能為隨機讀操作每秒100,000次,寫操作每秒25,000次。

texas memory systems公司已經開發出能快取的快閃儲存器ssd。公司採用基於ram的快取技術,傳輸相同的效能給ram ssd,效果也很好。

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