數(shù)據(jù)經(jīng)濟(jì)：閃存護(hù)航極速之旅

對(duì)于在華爾街從事高頻交易的金融機(jī)構(gòu)來(lái)說(shuō)，每1毫秒I/O響應(yīng)時(shí)間的提升，可以帶來(lái)平均每年1億美元的增收；亞馬遜每1秒的I/O額外延遲則會(huì)造成總額高達(dá)480萬(wàn)美元的訂單損失。與此同時(shí)，數(shù)據(jù)日益增長(zhǎng)并呈現(xiàn)出多樣化的特征，對(duì)存儲(chǔ)系統(tǒng)也提出了前所未有的挑戰(zhàn)：IDC報(bào)告顯示，2005到2020年，數(shù)字內(nèi)容將增長(zhǎng)300倍，其中80%是非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，其增長(zhǎng)速度是結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的15倍。

通過(guò)上述數(shù)據(jù)可以看出，企業(yè)正面臨著海量新型數(shù)據(jù)，而這些數(shù)據(jù)還在持續(xù)增長(zhǎng)——這就促使企業(yè)必須重新審視傳統(tǒng)的存儲(chǔ)技術(shù)。

快速提升存儲(chǔ)效能

生存在新計(jì)算時(shí)代的企業(yè)需要憑借“數(shù)據(jù)經(jīng)濟(jì)”贏取市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，而存儲(chǔ)在這個(gè)過(guò)程中扮演著至關(guān)重要的角色，在過(guò)去十年中，CPU性能提升了8～10倍，DRAM速度提升7～9倍，網(wǎng)絡(luò)速度提升100倍，總線速度增長(zhǎng)20倍，磁盤速度卻僅僅增長(zhǎng)了1.2倍，顯然，磁盤陣列已經(jīng)成為IT系統(tǒng)中的短板。另外，隨著存儲(chǔ)、管理和利用數(shù)據(jù)的成本不斷上升，企業(yè)越來(lái)越重視數(shù)據(jù)管理的成本問(wèn)題，而閃存技術(shù)的出現(xiàn)則可以很好地解決上述問(wèn)題，幫助企業(yè)更高效、快速地使用數(shù)據(jù)。

閃存是一種高效的可重寫內(nèi)存，能夠?qū)⒎?wù)器和存儲(chǔ)系統(tǒng)的讀寫響應(yīng)時(shí)間從毫秒縮短到微秒，實(shí)現(xiàn)多個(gè)量級(jí)的提升。它不包含機(jī)械活動(dòng)部件，因此，該技術(shù)也比傳統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)式硬盤驅(qū)動(dòng)器更可靠、更耐用、更節(jié)能。也正是這些優(yōu)點(diǎn)使閃存在電子消費(fèi)品領(lǐng)域得到廣泛普及，并且應(yīng)用于各種設(shè)備中，包括手機(jī)和平板電腦。而今天，隨著企業(yè)數(shù)據(jù)的爆炸式增長(zhǎng)，對(duì)分析洞察能力越來(lái)越快的要求，以及數(shù)據(jù)中心能源成本的日益提高，閃存已經(jīng)成為企業(yè)快速提升存儲(chǔ)效能的關(guān)鍵要素之一。

受到擁有成本、應(yīng)用環(huán)境等方面的影響，閃存分為全閃存陣列和混合陣列，就市場(chǎng)層面而言，目前采用混合陣列的閃存產(chǎn)品使用更為廣泛。在Gartner關(guān)于2012年基于閃存的存儲(chǔ)陣列市場(chǎng)分析報(bào)告中可以看出，主流廠商對(duì)于全閃存陣列的起步相對(duì)較晚，反而是一些初創(chuàng)公司在這方面占盡先機(jī)，不過(guò)，隨著企業(yè)對(duì)于全閃存需求的日益旺盛，主流廠商也紛紛開始布局該市場(chǎng)，通過(guò)收購(gòu)TMS，IBM成功推出了全閃存陣列產(chǎn)品，并且較早推向用戶；同年EMC發(fā)布了新的Xtrem閃存產(chǎn)品家族，包括已開始向精選客戶交付的XtremIO全閃存陣列；盡管NetApp基于Engenio傳統(tǒng)陣列架構(gòu)推出的全閃存版本被認(rèn)為是過(guò)渡版本，但其專為全閃存構(gòu)建的FlashRay也計(jì)劃于2014年推出正式版本。

由于閃存的經(jīng)濟(jì)性和高性能，這項(xiàng)技術(shù)將會(huì)對(duì)企業(yè)產(chǎn)生革命性的影響，尤其是對(duì)于事務(wù)密集型應(yīng)用。大數(shù)據(jù)、社交網(wǎng)絡(luò)、移動(dòng)互聯(lián)和云技術(shù)重塑了今天的企業(yè)環(huán)境，這一切需要更快速、更高效、更容易接入的業(yè)務(wù)洞察力，而閃存正是提供這一能力的有效方案。

用閃存進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，就像是將信息放在一本無(wú)所不包的大百科全書里，你可以在這里找到你所需的信息，而不需要挨個(gè)地在書架上翻閱不同的書。因?yàn)椋瑪?shù)據(jù)無(wú)需任何物理遷移便可直接檢索，因此可顯著縮短訪問(wèn)時(shí)間。

相比之下，將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在硬盤（HDD）上就像是將信息存放在圖書館書架上的書里一樣，當(dāng)需要訪問(wèn)數(shù)據(jù)時(shí)，你必須從不同的書架上找到相應(yīng)的書籍。這種物理（或機(jī)械）過(guò)程很緩慢，訪問(wèn)時(shí)間也很長(zhǎng)。因此，閃存陣列的一個(gè)主要優(yōu)勢(shì)就是能夠以持續(xù)速率提供高水平的性能，從而顯著提升響應(yīng)時(shí)間。

全閃存 引領(lǐng)超高速體驗(yàn)

受到成本等因素的限制，此前企業(yè)采用的閃存產(chǎn)品多為混合陣列；但進(jìn)入2013年，隨著全閃存技術(shù)的成熟以及價(jià)格的走低，越來(lái)越多的企業(yè)開始關(guān)注并使用全閃存陣列。

當(dāng)然首先我們要承認(rèn)，無(wú)論是混合型陣列還是全閃存陣列，閃存都有顯著的性能優(yōu)勢(shì)。為了保持性能的持續(xù)性，閃存量必須能夠支持?jǐn)?shù)據(jù)工作區(qū)的單個(gè)或多個(gè)應(yīng)用。混合型陣列的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在適量閃存和旋轉(zhuǎn)介質(zhì)（spinning media）的結(jié)合上。然而，在超高速緩存方案中，數(shù)據(jù)的應(yīng)用要求需要從旋轉(zhuǎn)介質(zhì)中搜索數(shù)據(jù)，這會(huì)導(dǎo)致超高速閃存的缺失。這些要求最終會(huì)導(dǎo)致混合型的總體性能要次于全閃存陣列。對(duì)于要求最高性能和最低延遲的應(yīng)用來(lái)說(shuō)，全閃存陣列能夠提供最佳方案。混合型和全閃存這兩種方案的應(yīng)用在未來(lái)幾年會(huì)顯著增加。但閃存技術(shù)向全閃存陣列靠攏也會(huì)導(dǎo)致其成本越來(lái)越接近旋轉(zhuǎn)介質(zhì)的成本。

IDC在其《全球企業(yè)全固態(tài)存儲(chǔ)陣列2013～2016年預(yù)測(cè)》中便指出：“閃存改變了一切……它改變了業(yè)務(wù)速度，使‘實(shí)時(shí)’成為一種預(yù)期，而不是一種愿望。”據(jù)IDC有關(guān)報(bào)告顯示，閃存市場(chǎng)將在未來(lái)幾年出現(xiàn)明顯擴(kuò)張，以平均每年58.5%的速度增長(zhǎng)，并于2016年達(dá)到16億美元收入。屆時(shí)，全球閃存年出貨量將達(dá)611PB，而在2013年這一數(shù)據(jù)僅為31PB。

得益于其在成本方面取得的重大進(jìn)展，越來(lái)越多的企業(yè)采用閃存技術(shù)。全新閃存控制器具備處理更大存儲(chǔ)容量的能力，可將全閃存配置的價(jià)格減少達(dá)46%。例如，Hitachi Accelerated Flash使閃存的價(jià)格僅為高性能SAS硬盤的4倍，與傳統(tǒng)閃存陣列價(jià)格相比，降低了10倍。此外，控制器的壓縮和重復(fù)數(shù)據(jù)刪除功能可將有效容量提高5倍以上，進(jìn)一步降低閃存的成本。IDC表示，固態(tài)存儲(chǔ)陣列解決方案的價(jià)格將以每年28.7%的速度下降，將從2012年的11.12美元/GB下降至2016年的2.88美元/GB。

分層存儲(chǔ) 混合架構(gòu)顯身手

盡管如此，由于閃存每GB的成本仍然高于硬盤，很多企業(yè)并沒(méi)有急于用全閃存配置取代其原有的硬盤陣列，畢竟并非所有企業(yè)或業(yè)務(wù)系統(tǒng)對(duì)于速度都有著極高的要求。一些企業(yè)可能更傾向于通過(guò)可擴(kuò)展和混合等方式以滿足其不同層面的業(yè)務(wù)需求。在這種情況下，企業(yè)需要的也許就是在現(xiàn)有基礎(chǔ)架構(gòu)上增加閃存而已。

通過(guò)采用混合這一方式，企業(yè)可將使用頻繁的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在高性能的基于閃存的存儲(chǔ)上，而將不常用的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在成本更優(yōu)的硬盤上。如今，這個(gè)過(guò)程可通過(guò)智能緩存和自動(dòng)存儲(chǔ)分層等技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，讓企業(yè)在部署和使用基于閃存的存儲(chǔ)時(shí)更便捷。例如，為企業(yè)現(xiàn)有陣列增加像Hitachi Accelerated Flash這樣的閃存控制器，并使用數(shù)據(jù)分層軟件，便可自動(dòng)將需要高性能應(yīng)用程序的數(shù)據(jù)引導(dǎo)至閃存。這樣，企業(yè)既可獲益于閃存的高性能，同時(shí)也可繼續(xù)利用硬盤存儲(chǔ)解決方案的大容量?jī)?yōu)勢(shì)。

這種混合陣列可以加速提升主要工作的性能，如文件服務(wù)、技術(shù)應(yīng)用、Microsoft Exchange、數(shù)據(jù)庫(kù)、以及桌面虛擬化和服務(wù)器虛擬化等。打個(gè)比方，用混合陣列來(lái)支持虛擬桌面（VDI），其中經(jīng)常訪問(wèn)的啟動(dòng)和登錄文件可被緩存在閃存中，同時(shí)用戶可以使用大容量硬盤創(chuàng)建和存儲(chǔ)他們自己的桌面。

硬盤陣列非常適用于需要大量存儲(chǔ)空間，但對(duì)性能要求不高的應(yīng)用程序，如文件存儲(chǔ)應(yīng)用程序或備份和恢復(fù)任務(wù)，企業(yè)可采用高容量SATA磁盤，其容量最高可達(dá)4TB，或者使用更高速的SAS盤，亦或是二者相結(jié)合，其成本僅為每GB幾美分。總之，混合陣列為全閃存陣列提供了一個(gè)極具成本效益的替代選擇，可信賴的硬盤存儲(chǔ)將繼續(xù)承擔(dān)企業(yè)存儲(chǔ)環(huán)境中最繁重的工作。硬盤在價(jià)格與容量方面仍然具有無(wú)以比擬的價(jià)值。換而言之，它使用頻率少，但是卻可以存儲(chǔ)更多。