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谁让存储的未来不再忧伤?我们来细品一二

   日期:2020-03-11 11:00:02     浏览:44    评论:0    

昔日HDD出游

车十乘

仆从百千

浩浩荡荡横无际涯

众介质纷纷俯首避让

SDD一人直视车驾

凛然指之曰:

彼可取而代之!”

传统硬盘

HDD

V

S

固态硬盘

SDD

谁给存储体系插上了翅膀?谁让存储的未来不再忧伤?

今天让我们站在技术流的角度

细品一二

从二进制发展看传统磁盘的弊端

半导体技术的出现和普及,让存储介质与存储模式发生了翻天覆地的变化,使用二进制记录和存储数据成为整体存储模式的主流

信息的存储是一个物理反应过程,二进制即是通过物理反应所产生的物理状态来呈现数字0和1。比如,我们常见的机械存储介质里,磁盘和磁带是利用电磁极产生的南北极来记录0和1,而光盘则是利用光刻录时产生凹槽所反射的不同角度来记录0和1。

在传统硬盘上,一次随机数据访问的过程是这样的:硬盘首先要驱动磁头移至数据所在磁道,随后等待磁盘旋转,将该磁道数据送到磁头所在位置。

影响磁盘的关键因素是磁盘服务时间,也就是所谓IO延迟,它表示磁盘完成一个I/O请求所花费的时间,由寻道时间旋转延迟数据传输时间三部分构成:

▐ 寻道时间Seek,是指将读写磁头移动至正确的磁道上所需要的时间。寻道时间越短,I/O操作越快,目前磁盘的平均寻道时间一般在3-15ms。

▐ 旋转延迟Trotation,是指经盘片旋转将请求数据所在扇区移至读写磁头下方所花时间。旋转延迟取决于磁盘转速,通常是磁盘旋转一周所需时间的一半。比如,7200rpm的磁盘平均旋转延迟约为60*1000/7200/2= 4.17ms,而转速为15000rpm的磁盘平均旋转延迟约为2ms。

▐ 数据传输时间Transfer,指将所请求的数据传输完毕所需要的时间。它取决于数据传输率,其值等于数据大小除以数据传输率。通常来讲,数据传输时间要小于寻道时间和旋转延迟。

然而,这种机械结构导致了传统硬盘的两个缺陷

能耗高

读写性能低

电机系统作为机械传动装置,其最高转速——15000转/分钟基本已达到物理极限,磁盘性能的提升空间也到此为止了。

固态硬盘掀起了存储革命

随着大规模及超大规模集成电路技术的不断成熟,固态硬盘SSD和Flash技术出现了。

固态硬盘和Flash介质的基础存储颗粒为集成电路的类似三极管的装置:如果要表示0,电极加电压为电子浮栅电容充满电子水位;如果要表示1,电机加电释放电子水位。

这种方式克服了传统机械磁盘使用机械传动方式实现数据访问的弊端,提高了数据访问速度,降低了磁盘访问延迟,同时降低了机械传动所产生的磁盘高耗能。

那么为什么说固态硬盘的出现给整个存储体系带来了革命性的变化呢

1.固态硬盘彻底改变了存储方式与存储优化模型

固态硬盘SSD是一种电子装置,避免了传统磁盘在寻道和旋转上的时间花费,使存储单元寻址开销大大降低IOPS可高达数万甚至数十万

以前必须几千块物理磁盘、十几个存储机柜才能处理的高并发低延迟用户应用需求,现在仅需占用几个U的寥寥数块磁盘就能解决,在大大降低机房成本和能耗的同时,也改善了用户应用的使用体验。

2.固态硬盘彻底改变了磁盘阵列系统的性能管理模式

在典型的读写负载压力条件下,以前的机械磁盘阵列体系瓶颈来源于两方面:大数据块顺序读写瓶颈在于控制器,速度取决于CPU核数和主频;小数据块随机读写的基础瓶颈则在磁盘体系,快慢取决于磁盘数量和转速。

而高性能高容量的SSD一诞生,就给磁盘体系的两个角色(角色一:随机读写方式的瓶颈,角色二:性能扩展的障碍)发了“便当”,从此使控制器CPU体系成为整体磁盘阵列读写的统一基础性瓶颈

SC全闪存,固态硬盘与Flash的结晶

用户对磁盘阵列性能进一步提升的需求,也推动了另一个存储市场的产生和蓬勃发展——全闪存存储体系

全闪存存储有别于传统存储平台,其技术优化朝着CPU优化SSD读写优化CPU直通Flash介质的方向发展,不断优化存储体系性能,降低系统延迟,提高CPU使用效率,从而大幅提升存储平台的读写性能。

这方面,戴尔易安信先行致远,SC全闪存存储系列,是戴尔易安信旗下全闪存存储的先驱,以性能为中心保持高IOS和高吞吐量,可按需实现横向、纵向扩展,帮助用户将运营效率提升到更高水平

戴尔易安信SC5020FSC7020F,都是3U大小的设备,带有8核英特尔至强处理器的双主动/主动控制器,拥有高达256GB的内存,支持10/25/100Gb iSCSI和16/32GB FC网络连接的多协议。

主要特点

1.高性能:单一阵列可达39.9万IOPS,多阵列最大聚合IOPS性能可达390万

2.联合数据迁移、扩展和保护:链接到联合多阵列集群,可实现轻松、无中断的工作负载迁移和负载平衡,包括内置业务连续性的自动故障转移功能;

3.自我优化效率:智能删除和压缩重复数据,RAID分层和无处不在的自动精简配置有助于节省成本;

4.全包软件:每个高级SC系列功能都包含在内,无需购买或维持额外的软件许可证。

并且SC全闪存储系列内嵌Live Migrate功能,能够在本地、城域范围内实现多阵列联合,构建一个存储联邦”,用户无需中断工作负载或重新配置主机,即可在阵列间以透明的方式移动卷。

借助Live Migrate存储联邦可以在跨异构SC阵列的联合集群中实现负载均衡,新阵列添加到联合集群后,无需修改配置,即可自动将新阵列用于负载平衡,这既能更大限度地提高阵列性能和资源利用率,同时也有利于减轻数据中心管理工作

另外,戴尔易安信的存储联邦可以实现多套阵列间的数据交互和零停机数据切换迁移,多阵列形成一个可统一管理的存储资源池,对于帮助企业应对业务高峰需求、提高存储资源利用率有着深远意义。

写在最后:

当然,尽管固态硬盘有诸多优点,它也并非存储技术发展的终点,只要超高IOPS和超低IO延迟的需求不断提出,人类就必须在存储技术上不断进步。一旦新的存储技术发展成熟,它们必将取代传统固态硬盘,承担起未来存储体系的负载重任。未来究竟怎样,让我们尽情期待吧!

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