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SSD固态存储大观(二)

时间:2014-05-04 17:10:59      阅读:324      评论:0      收藏:0      [点我收藏+]

标签:flsh   ssd盘阵   

6NetApp EF540:全闪存阵列过渡版本

 

如果没有充分考虑Flash存储介质的特性,那么研发一款全Flash盘阵也不是什么难事。在硬件上,最简单的方法就是将原来的磁盘替换成SSD盘,在软件上,将传统RAID进行改进,支持Trim资源回收命令即可。这种简单替代型的全Flash盘阵是很多厂商都可以提供的。

个人认为这种全Flash盘阵只是一种过渡版本,当真正符合Flash应用特征的技术架构成熟之后,这种过渡版本也就推出历史舞台了。

 

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NetApp的这款SSD盘阵同磁盘阵列拥有相同的功能,包括多路径、快照、远程复制等功能。

7Skyera:高密SSD阵列第一人

 

2013年下半年的时候,创业公司Skyera发布了一个容量惊人的产品消息,采用该公司的Flash盘阵,一个机架内可以存放高达21PB的数据量,一个1U的机器可以支持500TB的存储容量。这是什么概念?我记得没错的话,目前,阿里巴巴的数据基本上就可以采用两个机架搞定了。百度之类的公司也就需要10几个这样的机架就可以了。Skyera的一个机架可以取代传统磁盘存储的30多个机架,这是什么怪兽级产品?完全可以改变闪存阵列市场的游戏规则。也许成熟的产品需要时日,但是,这是一个很重要的信号,SSD盘阵的容量完全可以做的很到,在单位体积内的容量可以远远超过磁盘系统。随着未来半导体工艺的进一步发展,以SSD盘阵为核心的数据中心一定会成为主流,从而可以更好的节约能源、节约数据中心空间,满足大数据发展的需求。

为什么Skyera可以做到如此高的存储密度,其首先需要感谢半导体工艺的发展,由于采用了3D工艺技术,目前三星之类的公司可以做到单芯片128GB的容量,未来单芯片256GB512GB不是太大的悬念。其次,在盘阵的体系结构上,Skyera也进行了大胆的革新,其没有采用已有的SSD存储模块,而是自己研制了类似于DIMM一样的Flash存储模块。在一个1U的机箱内,插满了这种DIMM Flash模块,每个Flash模块可以理解成一个SSD盘。

 

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采用这种DIMM Flash模块之后,可以更能充分的利用机箱空间,所以,可以更好的提高系统的存储密度。可以说去年下半年SkyeraFlashMemory峰会上的信息发布对业界是一个重磅炸弹,其最大的好处是显而易见的,大体积的磁盘存储系统可以压缩成占有体积很小的Flash存储系统。

 

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这种革新好比前两年在数据备份领域,磁盘备份系统替代磁带备份系统。磁盘备份系统最大的好处在于随机读写能力强,占用的体积小。Flash固态存储替代磁盘存储系统的思路如出一辙。随着Skyera系统的研发、发布,Flash存储的春天即将到来。

 

8EMC XtreamIO:不算完美的Scale-Out SSD盘阵

 

20125EMC收购以色列一家专门从事Flash固态存储的公司XtreamIO,自此EMC获取了一条独立的全Flash阵列的产品线。值得一提的是XtreamIO是一种Scale out架构的Flash阵列。

 

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EMC XtreamIO作为一款具备横向扩展能力的全Flash阵列,每个阵列单元称之为X-Brick,每个X-Brick单元配置了25SSD,并且具备两个存储控制器和一个UPS电源。一个X-Brick高度为5U,每个都配置了48Gb FC410Gb 以太网口和440Gb InfiniBand。通过堆叠多个X-Brick,从而可以达到存储横向扩展的目的。

在硬件结构上看,EMC XtreamIOPureStorage是很类似的,他们基本都是采用存储控制器加存储节点的方式,并且都采用了通用硬件的架构方式。因此,XtreamIOPurestorage可以说是直接竞争的两个产品。

X-Brick的配置来看,每个X-Brick都需要配置一个UPS电源。如果客户只是购买一个X-Brick,那么需要购买两个UPS电源。该UPS电源的目的在于保护内存中的数据,因为所有的元数据信息都保存在内存中,因此,需要UPS电源对内存进行保护。

XtreamIO支持在线数据去重,并且对RAID数据保护技术进行了优化,降低了传统RAID写放大导致的问题。此外,XtreamIO将元数据的存储、管理与操作全部转移到内存层进行操作,从而可以大大提高IO运行效率,但是,这种处理方式也是值得商讨的,一定需要UPS的冗余保护。

 

9Pure storageSSD盘阵探路人

 

认识purestorage大概是在2011年左右,那时purestorage刚刚推出全Flash阵列产品。Purestorage公司成立于2009年,据传今年该公司可能会上市,并且最近的一次融资超过了2.25亿美元,估值已经超过了30亿美元。Purestorage一个非常重要的特性是数据去重(deduplication)。个人认为数据去重和Flash存储是天生的一对。为何这么说?Flash存储在设计开发过程中考虑最多的是Nand Flash寿命,因此,在FTL层会绞尽脑汁去balance所有page页的使用频率。当前,Nand Flash和磁盘相比,单位成本还是高。因此,如果采用deduplication技术,那么,可以无形之中可以扩大系统存储空间,并且增强Nand Flash使用寿命。另外,对于deduplication而言,存储的随机访问能力一直是个很重要的挑战,但是对于Flash而言,随机访问能力正好是强项。因此,deduplicationFlash的结合是强强联合。

PurestorageFlashArray采用控制器机箱和存储箱分离的形式,如下图所示:

 

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在存储控制器内集成了Intel核心处理器及大量的内存。前端导出采用8G FC或者10Gb以太网卡,此外,还可以支持Infiniband接口。在软件方面,Purestorage支持快照、Thin Provisioning、数据压缩和实时在线数据去重。Purestorage有些创业者来自于磁盘数据去重公司Datadomain,因此,从架构上来讲,和Datadomain的产品很类似,如果没有猜错的话,Purestorage的技术战略是想通过控制器的能力来提升存储性能,即计算换存储,因此,采用通用的X86处理器作为控制器的CPU

Purestorage是一种采用通用硬件构建的Flash存储系统,在通用硬件的基础上,采用软件的手段充分发挥Flash的优势。和IBM Flashsystem之类的Flash盘阵相比,是一种不同的技术发展思路。

 

10Violin memory:创新SSD盘阵,上市股票暴跌第一人

 

去年下半年,位于美国硅谷的Violin Memory上市,上市价9美元。上市一段时间之后,Violin的股票一路下跌,低至3~4美元,导致去年年底CEO被逐出家门。目前,Violin Memory的股价是3.47美元。Violin Memory上市的时候,我正好在硅谷出差。闲聊之时,我问美国的同事是否看好Violin?美国同事告诉我Violin的研发水平很有限,不是很看好。果然上市之后,股价一路下跌。作为一家SSD盘阵的创新型企业,在SSD一路高歌的环境下,按理来说Violin的股价不应该出现如此低迷的状态,这背后也许有很多值得分析的故事。从技术的角度来看,Violin Memory做的还是不错的,其采用的是完全硬件定制的方案来实现一个全闪存阵列,该思路和IBMFlashSystem是类似的。

 

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Violin Memory的核心存储模块是VIMMViolin Intelligent Memory Module),每个VIMM模块具有独立的FTL。据了解每个VIMM分为16Flash Package,每个Flash Package含有8SLC或者MLC NandFlash芯片,每个VIMM模块都有独立的控制器。在数据保护方面,Violin拥有自有的专利技术vRAID;在对外导出接口方面,Violin Memory采用了传统的8GFC10G以太网接口以及Infiniband,此外,还提供了PCIe连接功能;从软件功能的角度来看,Violin Memory可以支持快照、加密以及Thin-Provisioning等功能。可以说,Violin memory提供了一整套硬件Flash盘阵解决方案。

11Nimbus Data:高调集群SSD盘阵

 

Nimbus推出的SSD盘阵是一套可以Scale out的集群系统:

 

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该系统具有以下特点:

1)RAIN,可以实现多Node级别的数据冗余

2)多协议支持,包括Iscsi、光纤FCNFS

3)快照、远程数据复制、数据加密、重复数据删除、数据压缩

4)支持虚拟化和数据库平台

Nimbus Data的一个宣传重点在于高密度存储。和Skyera的设备相比,Nimbus的存储密度的确不值一提。但是,和EMC等厂商推出的产品相比,Nimbus在密度方面的确要胜出很多。一个Nimbus的盒子可以替换掉7XtreamIO的盒子,这点还是很吸引人眼球的。

 

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从技术角度来看,Nimbus Data的全Flash阵列应该属于十分典型的通用硬件式架构,和PurestorageEMC的解决方案应该是象似的。

 

12IBM FlashSystem:技术创新的SSD盘阵

 

FlashSystemIBM20128月收购TMSTexas Memory Systems)后,于20134月所推出的全Flash阵列产品。TMS是固态存储设备的前驱,早在很久以前(30多年前)就推出了基于DRAM的全固态存储阵列,近年来逐渐转向基于Nand Flash的固态存储设备。

和传统的SSD盘阵相比,FlashSystem具有很大的体系架构创新。市场上很多基于SSD的存储盘阵其实是在原来磁盘阵列的基础上发展起来的。如下图所示,SSD盘阵只是将原来的磁盘替换成了SSD盘,并且在软件上做了一些针对SSD的优化,例如,在RAID层引入Trim命令,使得SSD的资源块可以被回收,从而当系统经过长时间运行之后,可以提高系统整体IO性能。

 

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在原有磁盘阵列的基础上做SSD盘阵是没有办法充分发挥SSD本身的性能,因此,IBMFlashSystem对整体结构做了大刀阔斧的革新。该产品的内部结构如下所示:

 

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该产品采用独特的条状Flash模块设计,每个Flash模块内含专用的FPGA控制器。FPGA实现了NandFlash控制器,编解码的硬件加速,PCI控制器。Flash模块通过PCI接口与IO控制器相连,与传统的SAS接口相比,PCIe具有更高的带宽、更低的延迟。每个基于PCIeFlash存储模块如下所示:

 

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总体而言,FlashSystem是一个基于PCIe SSD的阵列系统。和传统的结构相比,采用这种结构的SSD盘阵具有更大的存储容量,并且能够充分发挥SSD的优势。

从软件的角度来看,

13Nimble Storage:混合存储新星

 

Nimble Storage是一种混合存储的Tier Storage存储系统,该公司于2013年年底成功上市,并且股票一路飙升。混合存储这个概念其实很早就有了,也就是很多人采用SSD对盘阵性能进行加速的一种解决方案。个人认为在Flash存储还没有大规模铺开的前提下,混合存储产品是有一定的市场空间,并且可以很好的作为一种过渡产品存在。

 

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Nimble存储的几个特点包括:

1)可以实现SAN级别的Scale out

2)采用SSD对读操作进行Cache优化

3)通过多核处理器进行实时数据压缩

 

本文出自 “存储之道” 博客,请务必保留此出处http://alanwu.blog.51cto.com/3652632/1405876

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SSD固态存储大观(二)

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