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SSD應該如何使用
固態硬盤（SSD）讓企業界非常興奮，其主要原因在于其速度快。雖然SSD每GB的價格與普通硬盤（HDD）相比高得令人咂舌，但在某些情況下，SSD卻要比HDD省錢。SSD有可能更適合那些需要用數量眾多的HDD來提升存儲系統總體I/O性能的場合。在許多情況下，僅一塊SSD就能提供比一組企業級HDD快得多的速度，并以合理的價格提供足夠的存儲容量。
不過，企業級SSD的價格還是很貴，單價從數千美元到數十萬美元不等。這阻礙了IT管理人員和原始設備制造商（OEM）想把SSD普遍用于數據中心的熱情，促使他們考慮把數量很有限的SSD用到數據中心的什么地方最合適，是服務器里還是存儲陣列里。
SSD與HDD
圖1顯示了計算系統的存儲層次體系。該圖表從帶寬和每GB成本的角度，對存儲層次體系的不同部分所在位置做了大致描述。我們使用重對數圖表格式來幫助發掘可能會隱藏的所有數據——要是用線性標度來表述性能或成本，有些數據會隱藏起來。三個標為L1、L2和L3的橢圓形代表處理器里面或外圍的三種可能的高速緩存層。
動態隨機存儲器（DRAM）的性能與HDD的性能存在非常大的差距，這導致多年來需要彌補的差異日漸拉大。雖然企業級HDD位于圖1中HDD橢圓形的頂端，但它提供了一種成本相對較高的方式來接近DRAM橢圓形的底端。因此，出現了基于閃存的SSD，這種經濟高效的方式可彌補這個差距。
由于近年來NAND每GB的價格已降到低于DRAM，計算機設計人員一直在尋找有意義的方式來充分利用這項技術，以便在降低成本的同時可以改善計算機的性能。閃存SSD正是實現這個目標的一條途徑。雖然NAND閃存的速度不及DRAM，但卻超過HDD。NAND的價格比DRAM便宜，但比HDD來得貴。因而，這項技術適合彌補高容量HDD與DRAM之間的性能差距。
基于閃存的SSD對企業級HDD構成了重大威脅，許多OEM廠商和IT管理人員預計將來的系統會使用SSD（實現高速）結合低價格高容量的HDD（實現海量存儲）來構建，從而跳過了原本可以在低價HDD與DRAM之間找到立足之地的企業級HDD。
最近，一批閃存SSD生產商推出了滿足服務器OEM廠商的需求、價格又讓人滿意的設備。它們目前的產品價格還很貴（單價超過3000美元），主要用來替換成本高昂的短行程（short-stroked）企業級HDD陣列（短行程這項技術是指，編程人員只使用HDD上的幾個鄰近磁道，忽略硬盤上的其余磁道，從而設法盡量減少HDD的磁頭運動，進而盡量縮短訪問時間。）
盡管短行程硬盤只訪問一小部分可用磁盤空間，但從磁盤讀取數據的速度卻比平�？斓枚唷？梢圆捎眠@種方法，做到讓幾十IOPS的磁盤以幾百IOPS的速度提供數據。在某些情況下，用戶們覺得采用這種折衷方法是值得的。如今市面上的一個短行程系統使用53TB的HDD只能提供9TB的可用空間。
EMC公司最近對使用SSD的Symmetrix陣列與標準的純HDD高性能存儲陣列配置做了對比。標準配置用244個300GB容量、15000轉的光纖通道HDD構建而成。基于SSD的系統只用了136個同樣的300GB光纖通道HDD，但是添加了32個1TB的標準SATA硬盤來擴增容量和8個73GB的固態硬盤來存儲對速度最敏感的數據。結果，使用SSD的陣列在硬盤數量少用26%的情況下，提供的IOPS高出60%。系統所需的耗電量比純HDD系統少21%，成本低17%。
如今的企業級閃存SSD大多號稱可提供幾萬IOPS，也就是說，速度比短行程HDD快100倍左右。固態硬盤的較高帶寬，加上短行程HDD實際使用的非常小的容量，常常有望為SSD取代一組HDD提供機會。只要SSD的容量與短行程HDD中所用的容量一樣大，只要SSD的帶寬與HDD陣列的帶寬相匹配，價格又不相上下，SSD就有望提供一種HDD陣列之外的更經濟高效的選擇。
DRAM固態硬盤
多年來，好幾家公司一直在耕耘基于DRAM的固態硬盤市場。這個領域的巨頭德州內存系統（Texas Memory Systems）公司早在1976年就推出了第一個SRAM SSD，此后不久又推出了DRAM SSD。Solid Data是另一家從事這個領域的廠商，甚至推出了小型模擬化SSD，專門用于高性能個人電腦游戲社區。很早進入這個領域的廠商還包括EMC和 Dataram，而Violin Memory則是最近涉及該領域的廠商，這家公司提供了一種獨特的方法來集成DRAM層。
DRAM SSD提供了極高的性能，但有兩個不利因素。首先也是最重要的是，由于使用DRAM，結果每GB的成本要高于服務器中的DRAM主內存。那么，為什么數據中心還要使用這種設備呢？那是因為設計這些硬盤的初衷就是為了添加比服務器硬件和軟件所能支持的更多的DRAM。
其次，DRAM SSD具有易失的缺點，因而部署的系統必須為DRAM提供后備支持，以防斷電。較舊的系統為DRAM提供后備支持的辦法是在電池供電情況下將數據轉移到HDD上；現在的DRAM SSD使用多并行路徑（若使用HDD方法，無法獲得這些路徑），將DRAM中的數據后備至NAND。這提供了非常快的備份和恢復速度，又大大節省了電力，減少了執行這項重要功能所需的電池容量。
DRAM SSD始終會在企業級系統中扮演重要角色。
數據中心中的固態硬盤
數據中心通常由裝在獨立機柜的服務器和存儲系統構建而成（圖2）。共享存儲系統可解決很多問題，特別是當工作負載在服務器之間轉移時，這是由于數據訪問任務平均分配給了所有服務器。另一方面，直接安裝到服務器中的存儲系統越多，必須經過網絡傳送的存儲請求數量就越少。
若使用速度更快的存儲系統，網絡兩端都能得益。存儲陣列逐漸使用“分層”存儲，在這種環境下，存儲陣列用不同速度級別和成本的存儲設備來構建。在圖1中，最左邊代表磁帶和HDD的兩個橢圓形可以被分為第1層、第2層和第3層。磁帶用于第3層，高容量HHD用于第2層，企業級HHD用于第1層。存儲陣列把I/O請求最頻繁或稱為“熱”的數據存儲在第1層，把很少使用或稱為“冷”的數據存儲在第3層。陣列中的軟件負責管理這些層之間的數據，為“熱”數據分配速度較快的存儲系統，而把“冷”數據放到較低的存儲層上。
SSD出現在存儲陣列中后，一個新的層（稱為第0層，Tier 0）將應用于這些設備上。SSD的優勢在于，它已經很適合現有的管理模式，并且將存儲陣列的性能帶到了一個新的層面。
EMC公司是第一家廣泛支持存儲陣列中SSD的廠商，2008年年初即宣布了在Symmetrix系統中使用第0層存儲。該系統使用了STEC公司的超高速ZeusIOPS光纖通道SSD。
幾個月后，IBM公司推出了其DS8000存儲系統的升級版本，這款產品基于Fusion-io公司的IOdrive PCIe SSD，可提供高達100萬IOPS。
戴爾公司將其存儲層命名為“池”（pool），第1池由SSD組成，第2池由企業級HDD組成，以此類推。其他公司也推出了類似產品，有些甚至在EMC之前就推出了，只是它們沒有那么高的知名度罷了。
加快存儲陣列速度存在的一個困難是，從服務器到陣列的所有數據訪問還是會受到網絡延遲的影響；而在某些情況下，這種延遲令人無法接受。在這種情況下，數據中心的管理人員經常使用兩種方法，一是添加DRAM高速緩存，從存儲陣列復制數據；或者安裝額外服務器，每一臺服務器用來存儲及操作一部分工作負載。但這兩種方法都需要高昂的成本。
OEM廠商及其客戶發現，如果為服務器添加SSD，就能減少對DRAM的需求，有時甚至減少所用服務器的數量。這不僅帶來了盡量少占場地、節省電力/冷卻成本的好處，還往往會帶來另一個潛在的好處，即減少軟件許可的成本，因為軟件許可常常與處理器數量密切相關。
Sun公司很早就在其服務器中采用了SSD。最初用的是英特爾的SSD，后來推出了可以插入到服務器或專用固態存儲板的開放標準SATA模塊。這種模塊基于供筆記本電腦DRAM使用的JEDEC標準SO-DIMM規格。Sun還宣布了其ZFS文件系統的升級版本，不需要管理員的干預，就能自動管理“熱”數據和“冷”數據。
在過去幾年中，大多數其他服務器OEM廠商在基于標準SATA SSD的系統中采用了SSD選件；而有些廠商更進一步添加了像Fusion-io公司的IOdrive這樣的設備，因而需要對系統進行重新配置。不過，SATA SSD最常見，盡管它們的帶寬受到SATA接口的限制。
兩種方式共存？
Objective Analysis公司對此并沒有傾向于哪種拓撲結構。直接連接的SSD存儲系統在減少網絡流量方面表現很出色，但影響數據共享。存儲陣列中的SSD可以大幅度減少網絡延遲，可數據傳輸仍會受制于網絡開銷。哪種選擇最佳，這在很大程度上取決于工作負載的類型。
從長遠來看，隨著SSD日益普及（預計最快三年內會出現這一幕），許多數據中心會采用混合方法，把SSD同時添加到存儲陣列和服務器中。兩者可以共同減少網絡流量，縮短響應時間，這樣就能獲得速度更快的系統，不但所用硬件成本更低、所占場地更小，耗電量也更少。
加州理工大學的Carver Mead教授所說的一番話很適合這種情況。他表示，網絡通道所需要的帶寬與網絡兩端的智能水平成反比。許多數據中心的管理人員會發現，若通過利用SSD來增加網絡任何一端的智能，自己面臨的挑戰會從原來的網絡延遲問題轉移到計算瓶頸的其他部分。
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