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融合创新:打造企业用户最适合的闪存

发布时间:2013-08-19 11:46:00 来源:存储在线 作者:阿明
关键字:存储 企业用户 闪存

  华为闪存整体策略的三步走清晰地勾勒出闪存进化数据中心过程中所发挥出的作用。但是,闪存产品需要具备哪些特质,才能跟随企业业务的发展需要?我们如何看待闪存帮助数据中心进化的过程?什么样的闪存才是企业用户最适合最需要的?一般作为闪存厂商需要具备哪些闪存核心关键技术才能满足这样的需要?对于这样非常实际又富有现实意义的问题,相信大家都非常关注。

  闪存如何跟随企业业务的发展需要

  而在之前的文章《闪存匹配企业IT进化:性能、成本与可靠性的平衡》中曾提出这样的问题,为应对数据中心与企业IT基础架构的进化与优化需求,既然闪存可以帮助数据中心进化,那么企业需要什么样的闪存产品?再者,闪存产品需要具备哪些特质,才能跟随企业业务的发展需要?

  通过调查和研究,我们发现企业需要的是能给其带来直接或间接经济效益的产品,要么能够帮助企业赚钱、要么能够帮助企业省钱。华为存储产品线高级营销经理张秦筠进一步分析道,对应到存储,应该满足企业三个方面的基本需求,一是够用。在容量和性能上能够满足当前的业务需要以及跟随未来业务发展提供与之匹配的能力。二是高可靠、易维护,让企业省心省力。三是在满足上述两点的基础上,购置成本和运维成本尽可能低。

  基于此,闪存类产品应该具备四大特质,首先是提供满足业务需要的性能,在这里,应重点关注的是存储的时延,而不仅仅是IOPS;再次针对闪存的故障模式(不同于HDD),保证更高的可靠性;其次由于存储的状态属性是明显,需要尽可能具备延续性,无缝接入客户现有系统,降低用户的学习成本。最后在性能价格比、性能容量比、性能空间比上做到优化,尽可能地降低TCO。所以,华为闪存设计围绕着三要素来展开,“稳中求变,变中求新”, 以“两高”支撑一低,即高可靠和高性能支撑低成本,力求在容量、性能、能耗上做到均衡设计,从而展现闪存带来的客户价值。

  融合创新 推动Flash平滑进入数据中心

  然而,在提出闪存设计三要素之后,需要通过什么样的策略,怎样才能做到容量、性能、能耗三者的均衡设计?华为认为需要深度融合,存储系统专为Flash设计,充分发挥出闪存的价值。

  在上一篇文章《积累与创新 DOSTOR携手业界专家共论闪存时代》中,华为所提出的Flash First 2.0时代,它的关键词就是“融合”。对于融合的理解可以从两个方面出发,一方面,基于融合架构,通过多介质融合、多协议融合、跨设备融合、跨生命周期融合技术,推动Flash以平滑方式进驻数据中心,同时也是推动数据中心存储资源池化的过程。而另一方面,存储系统专为Flash设计,基于全局表项管理、全局动态均衡(全局容量冗余、全局磨损均衡、全局反磨损均衡)、全局坏块管理等技术,提供超高性能、超高可靠的存储服务。

  华为存储产品线闪存系统架构师龚涛认为闪存帮助数据中心的进化,是分阶段、一步步地推进的。一方面跟随数据中心的演进方向和发展趋势,存储(含闪存类产品)作为一个基础部件要做好适配;另一方面,得益于闪存自身的价格下降、制程改进、密度提升以及相应的应用和接受度的不断深化等因素。闪存技术自身的进化与数据中心的演进应该是相互促进、相得益彰的。SSD依靠高IOPS、低时延的特性进入了人们的视野,但随着价格的不断下降、人们认知的不断深入,已经在各行各业取得广泛应用。在现阶段应该重点关注的是:当性能不再成为差异化的时候,企业数据中心需要怎样的存储系统?对此,华为提出了“融合”的创新理念,即,将在SSD系统领域的成功的系统和工程设计经验与面向主存储应用的技术相融合,推动Flash以平滑的方式进入数据中心。

  一方面,基于融合架构,通过多介质融合、多协议融合、跨设备融合、跨生命周期融合技术,推动Flash以平滑方式进驻数据中心,同时也是推动数据中心存储资源池化的过程。其中有4个关键融合,包括如下:

  一是多介质融合。在一套设备内融合支持Flash与HDD等存储介质,在原有架构基础上,新增专为Flash而设计的软件栈(XVE for Flash),实现Flash以平滑方式进驻数据中心。

  二是多协议融合。在一套设备内融合支持FC、SAS、IP、FCoE、IB等多种接口协议,满足多业务承载的需求,实现跨接口协议共享数据。

  三是跨设备融合。华为高、中低端产品共享增值特性,数据能跨不同档次设备自由流动;基于异构虚拟化技术,数据能跨第三方设备自由流动;基于统一的管理界面,简化管理复杂度,提升管理效率。

  四是跨生命周期管理融合。将以往按照数据生命周期管理划分的主存、备份、归档等多个产品合一化,在一套设备内支持主存、备份、归档等多个业务,数据在多个业务间自动调度流动。

  存储系统专为Flash设计 发挥“纯”闪存价值

  另一方面,围绕着闪存特点来设计,基于创新的、专为Flash设计的存储系统Raid2.0+ for flash充分发挥闪存高IOPS、低时延的优势、规避闪存擦写次数有限的劣势,让SSD与系统真正融合,基于全局表项管理、全局动态均衡(包括华为闪存核心技术的全局容量冗余、全局磨损均衡、全局反磨损均衡)、全局坏块管理等技术,提供超高性能、超高可靠的存储服务。

  首先是全局表项管理。拉通存储系统的Cache表项管理与SSD的Flash颗粒表项管理,省去多次查找、多次映射的时间开销;同时选择空间消耗较大、时间消耗更少的页表结构来组织,以空间换时间,进而实现更低时延和更高IOPS。

  其次是全局动态均衡。基于系统全局、实时状态进行IO调度,读写请求均衡分布到所有SSD、所有Flash颗粒,全局均衡是动态实时均衡,规避局部访问热点,实现更高的随机性能。

  全局容量冗余,借用系统其他SSD的冗余容量来补贴那些冗余容量减少了的SSD,以保障系统所有SSD处于健康状态。

  全局反磨损均衡,但计划更换SSD时,启动全反磨损均衡算法,让即将淘汰的SSD承载相对较多的业务,加速其磨损,直到被更换,实现物尽其用。

  全局垃圾回收,利用全局IO调度优势,保证单一SSD在给定时间窗口内,不会收到写请求,从而专注于垃圾回收,而不影响系统性能;轮流为所有SSD执行垃圾回收,从而保持系统性能平稳。

  最后是全局坏块管理。当SSD出现坏块时,剔除坏块,将此SSD降容使用,保障系统在SSD异常的情况下仍能正常提供服务,并实现自我修复。

  总之,通过“融合”的设计,华为为客户提供容量、性能的线性扩展,同时依靠稳定的低时延能够支撑不同业务包括OLTP、OLAP、Email、Sharepoint等的集中部署,极大简化数据中心的基础架构。

  综上所述,闪存在进化数据中心过程中,需要跟随企业业务的发展,并且更需要“融合创新”策略,推动Flash平滑进入数据中心,需要分步骤分策略去进行。其中最为关键的部分在于,存储系统需要专为Flash而设计,充分发挥“纯”闪存价值,最终打造企业用户最适合的闪存。(阿明)


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