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2017/12/20

傳統RAID架構成效能瓶頸 SSD特性考驗資料安全

新演算法翻轉儲存架構 全快閃陣列展現高效容錯

林建立
軟體定義儲存日新月異,如何應用新的硬體儲存與平台架構,採用新的演算法把原生硬體效能壓榨出來,是所有儲存廠商都在努力的方向。原生型的全快閃儲存陣列通常採用自行研發的特殊演算法,針對快閃記憶體的原理與特性設計,隨著SSD的數量增加,整體的效能也呈線性增長。
容錯磁碟陣列(RAID,簡稱磁碟陣列)行之有年,尤其是RAID 50/60兼具保護與效能,常被企業儲存所使用,但重建(Rebuild)的時間卻會隨著單顆容量的增加而變長。

隨著應用程式與虛擬化的演進與普及,以及快閃記憶體的普及性與價格逐漸親民,儲存設備廠商逐漸採用固態硬碟(SSD) 當作是儲存系統中的熱資料 (Hot Data) 以提升整體效能,這類混合式儲存設備寫入效能大概是7.5萬至10萬IOPS左右。典型的RAID架構雖適合傳統硬碟,在快閃記憶體為主的儲存系統中,卻無法及時處理大量的資料的存取,而造成資料存取瓶頸。有些廠商雖然採用全SSD的儲存媒介,但是如果還是以原有傳統的RAID演算法,效能約略可以達到15萬至20萬左右,勉強可以符合一般企業應用端的需求。但很明顯地,這是RAID演算法所造成的效能瓶頸,且資料遺失的風險較高,如果SSD第二組中有一顆SSD出現故障,該組仍然繼續處理寫入的資料,若再出現第二、三顆硬碟故障,則SSD第二組很可能整組故障進而丟失所有資料。


▲軟體定義儲存日新月異,如何應用新的硬體儲存與平台架構,採用新的演算法把原生硬體效能壓榨出來,是所有儲存廠商都在努力的方向。NeoSapphire AFA搭載FlexiRemap,可突破演算法上的瓶頸,效能呈線性增長。


針對虛擬化應用,使用物件儲存的Virtual SAN也被大量的應用,從每個節點使用一個SSD做儲存的Cache之外,現在也逐漸地朝向每個儲存節點都採取全快閃架構,但出乎意料的,從Hybrid儲存轉成全快閃儲存節點,在4KB寫入的效能從7萬IOPS提升為10.1萬IOPS,只有提升到25%而已。同時在雲端平台被看好的Ceph軟體定義儲存也有相同的現象,在三個儲存節點都以SSD當作儲存,每一個儲存節點有22個SSD,4KB的讀取效能達到10萬,寫入效能卻不盡理想。

原生型的全快閃儲存陣列通常採用自行研發的特殊演算法,針對快閃記憶體的原理與特性設計,如捷鼎國際自行研發的FlexiRemap沒有演算法上的瓶頸,隨著SSD的數量增加,整體的效能也呈線性增長,以目前的機種,2U 24Bay SSD機種,4KB隨機寫入可以達到70萬IOPS,讀取可以達到1百萬IOPS,足夠應付目前所有企業應用情境。寫入的方式以系統全域平均寫入,以減少SSD P/E Cycle使用限制,除此之外,寫入放大(Write Amplified)比例,也可以控制在小於2之內,由於FlexiRemap可判別故障並自動進入唯讀模式,因此可避免第二顆硬碟同時損毀,進而可即時避免資料遺失。

<本文作者:林建立,捷鼎國際首席解決方案架構師。>

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