RAID陣列搭配幾十個(gè)硬盤驅(qū)動(dòng)器使用是實(shí)現(xiàn)一定性能水平的常見方法。本文我們將展示SSD RAID陣列如何進(jìn)行完美的擴(kuò)展，以及在什么情況下幾個(gè)閃存驅(qū)動(dòng)器將能夠取代整個(gè)硬盤機(jī)房。

1. RAID擴(kuò)展分析

日益增長(zhǎng)的SSD固態(tài)硬盤市場(chǎng)整整一個(gè)星期沒有新產(chǎn)品推出，而與此同時(shí)，存儲(chǔ)市場(chǎng)則推出了玲瑯滿目的MLC和SLC NAND型固態(tài)硬盤產(chǎn)品，這些產(chǎn)品聲稱最高級(jí)數(shù)據(jù)吞吐率超過250MB/s(在SATA 3Gb/s端口)，I/O速率達(dá)到五位數(shù)。相比之下，老牌硬盤驅(qū)動(dòng)看起來像是過去時(shí)代留下的文物一樣：價(jià)格便宜、非常慢，并且最終“難逃一死”。

事實(shí)上，SSD性能數(shù)據(jù)甚至落后于筆記本電腦硬盤是因?yàn)榛A(chǔ)技術(shù)并不適合，閃存驅(qū)動(dòng)器只有搭配正確的硬件資源、控制器、緩存和軟件功能才能充分發(fā)揮其潛能。

但是這些只是基本要求，你必須還要考慮其他因素，包括最新的Serial ATA驅(qū)動(dòng)器和SSD固件、通過BIOS的AHCI支持，以及(Windows 7、Windows Server 2008 R2和內(nèi)核版本2.6.18或更高版本的Linux系統(tǒng)中提供的)TRIM功能。這樣能夠讓SSD即使了解已經(jīng)被刪除的數(shù)據(jù)塊，從而可以更好地管理可用存儲(chǔ)空間，防止性能下降。

供企業(yè)使用的閃存驅(qū)動(dòng)器

SSD固態(tài)硬盤不僅是計(jì)算機(jī)愛好者和性能愛好者的玩物，它也可以供企業(yè)使用。無論在何種環(huán)境使用，SSD都能夠提供很多技術(shù)優(yōu)勢(shì)：少數(shù)企業(yè)部門用戶可以從強(qiáng)大的吞吐率中受益，而移動(dòng)部件的缺失則意味著更好的訪問時(shí)間以及更低的運(yùn)行溫度。最重要的是，尤其對(duì)于處理大量個(gè)人讀取和寫入操作的服務(wù)器，I/O性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了傳統(tǒng)硬盤驅(qū)動(dòng)器。

SSD只有很少的缺點(diǎn)，這很容易列出來：每GB的價(jià)格仍然比傳統(tǒng)硬盤高出許多。此外，閃存的壽命在技術(shù)上被限定為一定數(shù)量的寫入周期。這通常并不是很嚴(yán)重的缺點(diǎn)，因?yàn)閭鹘y(tǒng)硬盤驅(qū)動(dòng)由于機(jī)械磨損也同樣存在這個(gè)問題，并且據(jù)說最新版本的高端閃存產(chǎn)品的壽命與企業(yè)級(jí)硬盤看齊。

企業(yè)SSD如何在RAID中擴(kuò)展?

在什么情況下，使用SSD值得公司投資?我們?cè)谶@篇文章中從兩個(gè)角度回答了這個(gè)問題。首先，我們將調(diào)查在什么情況下使用SSD要比使用傳統(tǒng)企業(yè)級(jí)硬盤更值得投資。其次，我們還將看看SSD RAID的可擴(kuò)展性。

事實(shí)上，我們已經(jīng)對(duì)SSD RAID陣列的性能始終占據(jù)硬盤驅(qū)動(dòng)器RAID陣列的主導(dǎo)地位進(jìn)行了廣泛的研究，本文就不再討論。本文的重點(diǎn)是RAID陣列的“在線容量擴(kuò)展”功能是否類似于在線I/O容量擴(kuò)展，因?yàn)殡S著每個(gè)驅(qū)動(dòng)器的添加I/O性能都會(huì)顯著增加，并且比傳統(tǒng)硬盤要高。

2. SSD和RAID—強(qiáng)大的 I/O性能

超過200MB/s的連續(xù)讀取速率讓SSD的優(yōu)勢(shì)不言而喻，但是對(duì)于專業(yè)使用，該驅(qū)動(dòng)器的峰值能否達(dá)到230或者甚至260MB/s并不太重要。

更重要的是，尤其對(duì)于服務(wù)器，I/O操作的數(shù)量，例如系統(tǒng)每秒可以處理的數(shù)量。因?yàn)镾SD的訪問時(shí)間是在微妙范圍內(nèi)，在這方面遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)硬盤驅(qū)動(dòng)器。

根據(jù)韓國(guó)制造商三星公司表示，使用正確的閃存驅(qū)動(dòng)器可以提高I/O性能，性能增加可高達(dá)三位數(shù)。上圖展示了三星目前的SSD產(chǎn)品與15000 RPM SAS硬盤驅(qū)動(dòng)器的I/O性能對(duì)比，實(shí)現(xiàn)令人瞠目結(jié)舌的106倍的性能增加。在我們自己的測(cè)試中，我們發(fā)現(xiàn)很多閃存驅(qū)動(dòng)器都存在類似這種性能優(yōu)勢(shì)。在我們對(duì)最佳SSD的對(duì)比測(cè)試中，我們注意到各個(gè)產(chǎn)品的主要區(qū)別出現(xiàn)在I/O性能中，但是，除了一些不適合的產(chǎn)品，即使是較低水平到中級(jí)水平的SSD與目前企業(yè)級(jí)硬盤相比，都至少平均勝出了10倍。

使用SSD省電

在企業(yè)環(huán)境使用SSD的另一個(gè)重要原因是較低的電源消耗。好的閃存驅(qū)動(dòng)器從未超過它們最大負(fù)荷，即2瓦，甚至在閑置時(shí)，使用率都沒有達(dá)到10%，而企業(yè)級(jí)硬盤驅(qū)動(dòng)器經(jīng)常使用10瓦甚至更多。

在數(shù)據(jù)中心的服務(wù)器硬盤驅(qū)動(dòng)器安裝需要消耗很多電能，成本也相應(yīng)增加。Fraunhofer研究所和市場(chǎng)分析公司IDC估計(jì)，空調(diào)占據(jù)數(shù)據(jù)中心總耗電量的50%。很顯然，這是非常大的數(shù)據(jù)。而使用SSD，低電源消耗和高I/O性能無疑是很大的優(yōu)勢(shì)，并且每瓦I/O率很可靠，能夠確保能源效率與性能保持相對(duì)水平。

SSD RAID的可擴(kuò)展性

對(duì)于企業(yè)而言，使用基于閃存系統(tǒng)取代硬盤驅(qū)動(dòng)器服務(wù)器是很值得的投資。從更高的I/O值、較低的能源消耗和熱量來看，SSD都是最佳選擇，盡管個(gè)別閃存驅(qū)動(dòng)器很昂貴，而存儲(chǔ)容量很小。當(dāng)然，你必須考慮加強(qiáng)現(xiàn)有多硬盤驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的性能需要多少個(gè)SSD。

然而，到目前位置，最有趣的問題是SSD服務(wù)器的擴(kuò)展能力。我們?cè)O(shè)置了一個(gè)測(cè)試系統(tǒng)來運(yùn)行檢查SSD RAID陣列的可擴(kuò)展性。

SATA瓶頸：3 Gb/s并不夠

我們決定使用LSI 9280-24i4e RAID控制器來調(diào)查SSD RAID在不受任何限制時(shí)的可擴(kuò)展性。LSI控制器的24個(gè)SATA和四個(gè)SAS端口，以及8通道PCI Express 2.0端口，理論數(shù)據(jù)率高達(dá)4000MB/s，對(duì)于本文側(cè)重的專業(yè)重點(diǎn)已經(jīng)夠用了。每個(gè)端口的帶寬是6GB/s，提高了老版SATA 3Gb/s的速度限制。

除了這個(gè)控制器，我們還安裝了LSI的FastPath軟件，該軟件聲稱能夠顯著提高連接的SSD的I/O訪問速度。LSI并沒有直言不諱地透露這個(gè)工作原理，只是提到對(duì)SSD的特殊低級(jí)別訪問。這個(gè)軟件適用于所有基于閃存的系統(tǒng)，并且能夠最大限度提高寫入和讀取性能。LSI希望與未加速的系統(tǒng)相比，在寫入性能方面實(shí)現(xiàn)2.5倍的增加，2倍讀取性能。

3. SSD和RAID –測(cè)試和結(jié)論

在RAID 0的SSD測(cè)試中，添加更多的驅(qū)動(dòng)器在同等程度上提高了性能和容量，數(shù)據(jù)吞吐量和每秒I/O操作同樣是如此。

測(cè)試設(shè)置

我們的測(cè)試中使用來自三星公司的五個(gè)SSD，他們并沒有使用強(qiáng)大的產(chǎn)品名稱，只是簡(jiǎn)單的“三星SLC SSD”和產(chǎn)品標(biāo)簽MZ3S9100-XAB4。每個(gè)驅(qū)動(dòng)器的容量為100GB，基于SLC NAND閃存，配有3GB/s SATA端口，并且支持TRIM和NCQ(Native Command Queuing全速命令排隊(duì))，三星公司生成讀取速率為260 MB/s，而寫入速率為245 MB/s。