存儲的未來,混合存儲的利用

　　隨著互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，數(shù)據(jù)還在不斷地大批量增加，數(shù)據(jù)儲存面臨這巨大的挑戰(zhàn)，如何有效地存儲和檢索他們管理的設(shè)施所收集、創(chuàng)建的大量信息，迫使存儲環(huán)境必須充分利用旋轉(zhuǎn)式磁盤和閃存技術(shù)的優(yōu)勢。

　　數(shù)十年來，企業(yè)數(shù)據(jù)中心的管理人員們都面臨著必須不斷的努力，以便有效地存儲和檢索他們管理的設(shè)施所收集、創(chuàng)建的大量信息，進而更好的服務(wù)于用戶的挑戰(zhàn)。能夠以快速且最具成本效益的方式存儲和檢索數(shù)據(jù)是成功的數(shù)據(jù)中心運營的關(guān)鍵。但是，隨著企業(yè)組織所存儲和檢索的數(shù)據(jù)量以指數(shù)級的速率不斷增長，這方面的挑戰(zhàn)變得更加的棘手

　　傳統(tǒng)上，IT企業(yè)往往是通過簡單地根據(jù)需要添置服務(wù)器、存儲和網(wǎng)絡(luò)資源來處理越來越多的數(shù)據(jù)。然而，鑒于企業(yè)當前的所收集的數(shù)據(jù)量正在以每年40%至60%的速率瘋狂增長，其管理壓力越來越大，同時也更為復(fù)雜。雖然曾經(jīng)的太字節(jié)（TB： Terabyte）是這一行的管理規(guī)則，而且現(xiàn)在的拍字節(jié)（PB： Petabyte）的數(shù)據(jù)似乎超出了人們的理解力，但是我們當下正處在一個哪怕任何一個小角落的環(huán)境都可能存在艾字節(jié)（EB： Exabyte）數(shù)據(jù)的時代。

　　好消息是，傳統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)硬盤驅(qū)動器技術(shù)和固態(tài)存儲（通常稱為閃存存儲）的改進——且如果在正確部署的情況下，就有助于大大緩解上文所述的其中一些問題。

　　這兩種存儲方法以各種方式相互補充。因此，許多企業(yè)的數(shù)據(jù)中心紛紛都在積極的部署這兩種存儲方法，以創(chuàng)建混合的存儲環(huán)境。硬盤驅(qū)動器提供了大量的存儲能力，但較之閃存存儲，其傳輸數(shù)據(jù)的速度則要慢得多。固態(tài)存儲提供了一流的性能，以及卓越的能源效率，但這往往是以高昂的成本為代價的。

　　故而企業(yè)數(shù)據(jù)中心存儲管理員的關(guān)鍵工作便是要恰當?shù)牟渴鹈糠N類型的存儲技術(shù)，以盡量實現(xiàn)每種類型的存儲技術(shù)的最佳運行。而存儲領(lǐng)域的最新改進，再加上數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)的變化，可以使得當下企業(yè)數(shù)據(jù)中心的運行效率比以往任何時候都更高。

　　來自StorageIO公司的高級咨詢顧問分析師雷格·舒爾茨（Greg Schulz）表示說：“在數(shù)據(jù)中心，幾乎所有方方面面的共同的主題便是混合存儲。”他已經(jīng)在多個行業(yè)從事存儲技術(shù)的研究有十多年了。 “正是數(shù)據(jù)中心業(yè)界當下所運行的這類技術(shù)，使得數(shù)據(jù)中心具備了靈活性、適應(yīng)性和可擴展性?！?/p>

　　根據(jù)舒爾茨的介紹，傳統(tǒng)硬盤技術(shù)和閃存技術(shù)的進步正在創(chuàng)造出一些非常靈活和強大的混合存儲模型。

　　硬盤技術(shù)的進步

　　傳統(tǒng)的硬盤驅(qū)動器的歷史幾乎和計算機本身的歷史一樣長，但技術(shù)仍然在不斷的發(fā)展。舒爾茨表示說：“我們看到：硬盤驅(qū)動器的整體容量有所增加，這降低了每個容量的成本，同時帶來了存儲更大數(shù)據(jù)量的能力?！?/p>

　　在過去，通過簡單地增加驅(qū)動器的旋轉(zhuǎn)速度——以每分鐘的轉(zhuǎn)數(shù)（rpm）來測量——以達到傳統(tǒng)的磁盤性能的提升。硬盤是以較低的rpms開始的，并逐步增加到了7200轉(zhuǎn)/分、10000轉(zhuǎn)/分甚至15000轉(zhuǎn)/分。

　　但是，基于旋轉(zhuǎn)速度的增益已經(jīng)停止了。并且，由于驅(qū)動器的物理組成的因素，也可能不會變得更高了。任何超過15，000 rpm的速度都會導(dǎo)致驅(qū)動器內(nèi)的膠面因自己分開而出現(xiàn)故障失敗。然而，這在性能方面可能不再重要。

　　事實上，硬盤驅(qū)動器技術(shù)與旋轉(zhuǎn)速度一起實現(xiàn)最大化的神話根本不是真的，即使它們以15，000 rpm的速度推出?！靶D(zhuǎn)速度并不完全相同等同于性能，” 舒爾茨說。 “固件、優(yōu)化、高速緩存和程序邏輯也有進步，這些都可以讓數(shù)據(jù)的讀取比之前更好。今天所使用的這些先進的典型的10，000 rpm驅(qū)動速度比幾年前的15K旋轉(zhuǎn)驅(qū)動器快三倍?！?/p>

　　一家主要制造各種基于磁盤的技術(shù)的存儲供應(yīng)商Idealstor公司的首席技術(shù)官Nandan Arora表示說：“旋轉(zhuǎn)驅(qū)動器不會很快就消失，因為數(shù)據(jù)量越來越大，而且企業(yè)組織有能力處理這些數(shù)據(jù)信息。旋轉(zhuǎn)驅(qū)動器較之閃存的三大優(yōu)勢是成本、容量和長時間強力使用的能力——基本上是在于其強大的可靠性。”

　　磁盤驅(qū)動器技術(shù)中最有意思的進步之一是將閃存添加到各種大小的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動器中。驅(qū)動器中的閃存組件可用于緩存和存儲優(yōu)化，而旋轉(zhuǎn)磁盤可以處理存儲。

　　超級參數(shù)限制障礙

　　數(shù)據(jù)中心管理人員們可能傾向于關(guān)注旋轉(zhuǎn)磁盤存儲性能的限制，但有些專家認為，我們還遠未達到目前技術(shù)的界限。事實上，超級參數(shù)限制屏障這一硬盤驅(qū)動器的理論最大性能水平已經(jīng)被設(shè)置和超過了很多次了。

　　StorageIO公司的高級咨詢分析師格雷格·舒爾茨表示：“超級參數(shù)限制障礙就像一堵墻，傳統(tǒng)的存儲被認為應(yīng)該繞不過去。我們曾經(jīng)認為其應(yīng)該在1990年代達到其限制，但在過去25年里，多次越過了這一限制。 例如，如果諸如轉(zhuǎn)向垂直記錄等新的記錄方法和材料沒有被開發(fā)出來，我們早在多年前就已經(jīng)碰壁達到其限制了?！?/p>

　　而關(guān)于超級參數(shù)障礙限制的討論開始再次出現(xiàn)，究其原因是因為每分鐘的轉(zhuǎn)速已經(jīng)達到15，000轉(zhuǎn)，因此如果沒有在結(jié)構(gòu)變得不穩(wěn)定的情況下，傳統(tǒng)磁盤的轉(zhuǎn)速不會變得更快。因此，不再需要基于提高旋轉(zhuǎn)速度的性能提升了。但舒爾茨說，其他技術(shù)仍然可以很容易地彌補這一局限性。

　　舒爾茨表示說：“硬盤技術(shù)正在改進，新的技術(shù)提供了更大的塊規(guī)模大小，更大的緩存和優(yōu)化，以及諸如疊瓦式磁記錄（Shingled Magnetic Recording， SMR）技術(shù)的增強。 “今天，較之幾年前的旋轉(zhuǎn)速度較慢的硬盤的性能卻要更優(yōu)。很快，就會變得在任何時候都已經(jīng)沒有了打破壁壘的危險了?！?/p>

　　上圖：您企業(yè)當前是否在使用固態(tài)存儲？

　　閃存技術(shù)的大熱

　　閃存存儲正在迅速發(fā)展，企業(yè)客戶的存儲策略也在隨之發(fā)生變化。近年來，閃電的容量急劇增加，推動了該技術(shù)從諸如筆記本電腦等小規(guī)模的部署轉(zhuǎn)變?yōu)橹髁髌髽I(yè)運營環(huán)境和數(shù)據(jù)中心的部署。閃存驅(qū)動器，具有高達16 TB的存儲容量，在今天已經(jīng)變得普遍可用，而且未來還會有更大的應(yīng)用前景。

　　隨著容量能力的增長，閃存變得越來越可靠。由于諸如三階儲存單元（Triple-Level Cell，TLC）和3D NAND存儲器等技術(shù)的發(fā)展，其所占用的空間還變得更小。TLC使用每個單元的多個電平以允許使用相同數(shù)量的晶體管存儲更多信息，從而增加總體容量。通過采用由英特爾和美光共同開發(fā)的3D NAND技術(shù)，數(shù)據(jù)層以非常精確的精度垂直堆疊在閃存存儲單元上，創(chuàng)造出比其他數(shù)據(jù)堆疊技術(shù)更大容量的存儲設(shè)備。其在提供這種能力的同時，占用比其他存儲技術(shù)少得多的空間和更少的功率。

　　新的技術(shù)還通過使用浮動門使得閃存更加可靠，使得驅(qū)動器更均勻地磨損。舒爾茨說：“人們認為閃存沒有移動部件。但是，有一些門在微米級移動，它們會隨著時間的推移而磨損。”

　　盡管供應(yīng)廠商在閃存技術(shù)方面取得了進步，但其在容量方面仍然落后于傳統(tǒng)的存儲，這一點使得企業(yè)數(shù)據(jù)中心完全使用閃存存儲變得成本代價昂貴且效率低下。 “如果您企業(yè)可以在數(shù)據(jù)中心部署全閃存，那么一切問題都迎刃而解了，但是，這樣做的前提是你企業(yè)最好有一個強大的資金預(yù)算?！?舒爾茨表示說： “相比之下，在恰當?shù)牡胤讲渴鹆艘稽c閃存可以走更長的路。”

　　Idealstor公司正在將混合模式投入生產(chǎn)，并發(fā)布了其全新的超融合系統(tǒng)，這是一種混合存儲陣列，也可以融入虛擬化和軟件定義存儲，為中小企業(yè)市場服務(wù)。該公司相信，該系統(tǒng)的性能優(yōu)勢也有助于其進軍企業(yè)數(shù)據(jù)中心。

　　“超融合系統(tǒng)同時使用閃存和旋轉(zhuǎn)盤都能獲得很好的性能表現(xiàn)和經(jīng)濟效益，這對于那些希望打造其私有云的企業(yè)組織來說是完美的解決方案。”Arora說。 “寫入過程一般較慢，所以我們把所有東西都寫入手閃存，然后系統(tǒng)將其移動到旋轉(zhuǎn)盤上的長期存儲。”

　　遷移數(shù)據(jù)

　　除了存儲介質(zhì)本身之外，數(shù)據(jù)中心還必須應(yīng)對將數(shù)據(jù)從各種驅(qū)動器快速傳輸?shù)剿枨蟮挠脩舻膯栴}。許多數(shù)據(jù)中心最初集中在光纖通道上進行這些連接，但其他技術(shù)，如InfiniBand架構(gòu)和快速以太網(wǎng)中還正在部署中。

　　光纖通道最初提供每秒2吉比特的數(shù)據(jù)傳輸速率，其速度已經(jīng)提高到16Gbps，而在未來幾年，32Gbps的光纖通道可能會變得更加普遍。然而，大多數(shù)InfiniBand架構(gòu)都是始于40Gbps的速度，以太網(wǎng)的規(guī)格從10到100Gbps不等。

　　適配器確實存在以幫助將光纖通道與更快的架構(gòu)相結(jié)合，但是大多數(shù)專家認為，網(wǎng)絡(luò)最終將切換到具有更高的最高速度并且通常與現(xiàn)代設(shè)備更加兼容的以太網(wǎng)或者InfiniBand架構(gòu)中。舒爾茨說：“我認為，在接下來的十年左右，我們?nèi)匀粫吹胶芏喙饫w通道，盡管它將被越來越少地使用。許多數(shù)據(jù)中心的規(guī)模是如此之大，因此改變成別的選項會是一項浩大的工程，他們只能在五到十年的時間里做一些事情。”

　　存儲的未來

　　許多專家認為，混合存儲模式至少可能在未來十年繼續(xù)保持流行。除了發(fā)布一些新的存儲技術(shù)外，混合存儲將在可預(yù)見的未來繼續(xù)大行其道。

　　已經(jīng)發(fā)生的一個重大變化是許多企業(yè)的數(shù)據(jù)中心正在部署基于云的存儲。但即使是這樣，也可能只是混合存儲的另一個機會，因為很多云存儲也在變得混合。

　　思科系統(tǒng)云計算和虛擬化業(yè)務(wù)部高級副總裁兼總經(jīng)理Gee Rittenhouse表示說：“混合云將變得非常重要，因為企業(yè)可以借此來保護私有數(shù)據(jù)，然后還能享有公共云服務(wù)的可擴展性。這將確保混合云將繼續(xù)與分布式公共云一起增長，這也將推動其自身的不斷擴大和擴展?！?/p>

　　無論云服務(wù)或應(yīng)用程序的類型是怎樣的，混合存儲解決方案和產(chǎn)品將在未來幾年內(nèi)繼續(xù)提供靈活性和經(jīng)濟性的平衡來支持它們。

　　IOPS和可擴展性在混合云中的結(jié)合

　　數(shù)據(jù)中心良好的混合存儲系統(tǒng)的秘訣就在于傳統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)磁盤和閃存驅(qū)動器在其最佳的性能狀態(tài)下實現(xiàn)有效的使用。閃存驅(qū)動器最適用于提供每秒大量的輸入輸出操作（IOPS），而傳統(tǒng)的驅(qū)動器可以橫向擴展，提供幾乎無限的容量。

　　一款驅(qū)動器的IOPS等同于在用戶查詢被延遲，以等待其前面的信息被清除之前，每秒可以訪問信息的次數(shù)。最快的旋轉(zhuǎn)磁盤驅(qū)動器可以提供180到200的IOPS。與典型的可以提供從3，000到3，500的 IOPS的閃存驅(qū)動器相比，傳統(tǒng)的磁盤跟不上。但是在混合系統(tǒng)中，它們不需要。 相反，閃存處理寫請求，這通常涉及較慢的進程。 混合系統(tǒng)將數(shù)據(jù)存儲在閃存中，然后最終將其移動到傳統(tǒng)驅(qū)動器，而較慢的驅(qū)動器可以經(jīng)濟有效地提供大量數(shù)據(jù)中心的存儲需求。

　　傳統(tǒng)的驅(qū)動器通常為讀請求提供有效的性能，這需要更少的時間。混合設(shè)備這樣的設(shè)計使得兩種存儲類型可以無縫協(xié)同工作，進而可以使得這兩種存儲類型均能夠達到最佳的效果。

　　一家專注于存儲問題的咨詢公司Taneja集團的創(chuàng)始人兼咨詢分析師Arun Taneja表示說：“當一款混合系統(tǒng)從零開始，建成使用閃存并實現(xiàn)最佳工作效果時，通常在總?cè)萘康?0%左右，效果非常的好。采用這種方式，幾乎可以解決任何問題?！?/p>