混合式以及全快閃儲存設備各自有其應用特點,倘若企業能熟知資料的屬性,那麼混合式快閃儲存便能兼顧到效能與經濟效益,而全快閃儲存則著重在效能與回應速度,適合對IOPS要求甚高的關鍵應用系統。
長期以來,硬碟I/O效能不彰一直是企業關鍵應用一項痛點。為了解決這項問題,企業被迫採購大量高速Tier 1硬碟,以致於產生嚴重的成本問題。對此,儲存廠商們提出的對策,即是分層儲存。而這也是Flash/?SSD(固態硬碟)運用的開端,依照重要性或使用的頻率來區分資料以及佔比,以便將資料放置在合宜的硬碟中,取得效能、價格與可用性的最佳平衡點。
IBM在2009年即開始在高階儲存設備支援SSD以因應企業效能要求,而後推出的多款儲存系統,例如IBM Storwize V7000系列即是混合式的快閃儲存,其整合了傳統硬碟與固態硬碟,提供效能、可用性、進階功能及高可擴充性設計。其後,隨著社群媒體、巨量資料、雲端運算、虛擬化、行動應用等新興科技崛起,IBM也投入全快閃儲存設備研發與整合,2012年底收購Texas Memory System之後,以IBM FlashSystem品牌進軍全快閃儲存設備市場。
快閃儲存評估準則
事實上,不僅僅IBM看重快閃儲存市場,從各主要儲存系統製造商研發或透過併購整合全快閃儲存陣列消息不斷,以及硬碟製造商併購固態硬碟廠商或投入發展全快閃儲存的動作看來,各界對於快閃儲存市場的重視可見一斑。
然而,對於企業而言,最重要的還是在於如何針對儲存配置一個合宜的架構,而非盲目追隨技術腳步,只求成為新技術應用的領先者。當企業希望透過快閃儲存來解決困擾已久的問題時,該如何抉擇混合式以及全快閃儲存設備的適用場合?
IBM系統暨科技事業處產品協理陳志榮認為,混合式以及全快閃儲存設備各自有其應用特點,倘若企業能熟知資料的屬性,那麼混合式快閃儲存便能兼顧到效能與經濟效益,而全快閃儲存則更著重於效能與回應速度,適合對IOPS要求甚高的關鍵應用系統。
混合式須配資料屬性
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▲ IBM系統暨科技事業處產品協理陳志榮認為,混合式以及全快閃儲存設備各自有其應用特點。 |
他提到,混合式快閃儲存最大的好處是,無須更改儲存架構,只要投入固態硬碟成本,就能收到改善傳統純硬碟儲存設備I/O效能的成效。然而,要運用這項方案卻必須有一個必要前提,那就是企業必須了解內部的資料型態以及應用模式,「但根據我個人的經驗,多數的企業並不能有效地掌握。例如,企業內部有多少資料屬於熱資料?資料分佈集中的情況(Skew)以及熱資料的使用周期為何?這些都影響著混合式快閃儲存的配置,特別是SSD所需的容量,萬一沒有估計正確,結果卻可能導致速度不增反降。」
陳志榮解釋,熱資料多寡取決於固態磁碟採購的數量,正常來說,將熱資料存放在固態磁碟才能呈現明顯的效益,但如果固態硬碟的空間規劃得太小,造成資料搬遷異常頻繁,這時候反而會拖累效能。
「資料分佈愈集中,亦即Skew值愈高,也會讓混合式快閃儲存效果愈好。假設企業容量需求為100GB,但Loading也平均分散在這100GB,這時,採用混合式快閃儲存並不會加分,但若在100GB中只有10GB的資料經常異動,那麼就很適合混合的架構。」他繼續說明,熱資料的使用周期也是一個關鍵,例如薪資系統在月底會特別繁忙,但一個月才使用一次的頻率,導入混合式快閃儲存設備也沒有助益。
全快閃適關鍵應用
而全快閃儲存則著重在效能與回應速度,適合對IOPS要求甚高的關鍵應用系統。陳志榮舉例,例如OLTP關鍵業務,如金融、遊戲產業、即時計費或交易、即時監控系統等等;OLAP分析型應用,如ERP、商業智慧、資料分析等;虛擬化基礎架構,如虛擬桌面、集中化的虛擬基礎架構;高速運算,如隨選視訊、模擬、建模、FS metadata等等以及雲端基礎架構、巨量分析都很合適。
陳志榮指出,企業為了達到效能要求,傳統上都是靠硬碟的顆數與轉速來支撐整個應用,以往要達到百萬IOPS,企業需要採購純HDD儲存設備最高階機種,而且光是硬碟就可能裝到二個大機櫃。而今全快閃儲存只需一台2U設備,即可滿足,倘若再把電力以及冷卻空調、管理成本換算進去,快閃儲存反而是更為划算的選擇。
整合虛擬化Appliance功能
IBM FlashSystem採用條狀Flash記憶體模組,而每一個模組都有專屬的FPGA控制器,可直接安插在主機板的PCIe插槽。針對Data Correction,該機種提供4層保護。除了晶片層本身的ECC機制之外,針對系統層可跨Flash模組設定RAID 5,遇上單一模組故障時,只需抽換該Flash模組,資料便能自動重建,確保資料的完整性。而在Flash模組本身,為了預防Page Failure,單一Flash模組的晶片間也能設定RAID 5機制。系統層加上模組層的RAID 5機制,IBM則統稱為2D-Flash RAID技術。
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▲ 2D-Flash RAID技術包括系統層以及模組層的RAID 5機制。 |
另外,IBM FlashSystem也提供Variable Stripe RAID(VSR)保護。VSR是一項專利技術,其允許RAID Stripe Sizes發生改變,假設當某一個個別Flash晶片或晶片中個別區塊故障或失效,Variable Stripe RAID可排除這個區塊,讓資料重新配置,使整個Flash Modules依然可以運作。
「不少快閃儲存在軟體功能面還未臻成熟,但IBM在整合SVC虛擬化的Appliance功能之後已經補足了這一塊。」他提到,在IBM FlashSystem V840這款產品中,提供了線上即時壓縮技術(Real-time Compression)能減輕系統負擔,並增加可用的儲存空間,卻無損於效能。
「而且,這項壓縮技術還是in-line執行。」陳志榮說明,in-line的壓縮方式,是在資料進入儲存系統前,便以時間序來進行壓縮,如此一來,需要寫入的資料量變少,寫入速度也會加快。其他的功能還包括遠端Mirroring、自動精簡配置(Thin Provisioning)以及External Virtualization、AES-256加密、複製功能等等。