擦寫(xiě)壽命限制及寫(xiě)放大先天弱點(diǎn)，挑戰全閃存存儲系統
相對傳統機械磁盤(pán)，SSD具有極大的性能優(yōu)勢：其隨機讀寫(xiě)性能是傳統磁盤(pán)的數百倍，延遲只有傳統磁盤(pán)的一百至數百分之一。在強調數據吞吐性能的今天，完全由固態(tài)存儲介質(zhì)構成的全閃存存儲陣列成為諸多企業(yè)升級存儲系統的優(yōu)先選擇。然而，全閃存存儲系統依然面臨著(zhù)諸多挑戰，其中最顯著(zhù)缺點(diǎn)的是耐久性問(wèn)題，即擦寫(xiě)壽命限制及寫(xiě)放大。
浪潮智能全閃新品G2-F針對SSD特性，揚長(cháng)避短，從全閃存存儲架構、效率、可靠性等方面進(jìn)行了全面優(yōu)化，將閃存技術(shù)與企業(yè)級高可靠數據存儲平臺深度融合，滿(mǎn)足了IO密集型企業(yè)關(guān)鍵業(yè)務(wù)的數據存儲需求。
SSD的擦寫(xiě)壽命，主要由其存儲介質(zhì)（NAND為主）決定，其典型擦寫(xiě)壽命為1.5~10萬(wàn)次，落后于傳統機械磁盤(pán)，一旦超過(guò)擦寫(xiě)壽命，容易導致數據丟失乃至磁盤(pán)報廢。另外，SSD在進(jìn)行操作時(shí)，其寫(xiě)動(dòng)作是以1 page（如4K）為單位，而擦除則是以block（如128*4K）為最小單位。當發(fā)生數據更改時(shí)，閃存的一個(gè)塊在新數據寫(xiě)入前必須要先擦除（除非是空白數據塊），而擦除block就需要將其中有效的page移除并寫(xiě)入到其他位置，這就發(fā)生了寫(xiě)放大問(wèn)題。
在傳統的存儲系統中，磁盤(pán)控制器在處理IO后一般會(huì )有相對余量周期來(lái)處理快照、卷管理和復制之類(lèi)的存儲服務(wù)，但SSD大大提升了大多數服務(wù)的處理周期，使得傳統的單控制器處理能力，以及常見(jiàn)的AA雙控存儲架構存在性能瓶頸。最后，相比傳統機械磁盤(pán)，目前SSD的成本仍然很高，極大的影響了SSD的進(jìn)一步普及。
浪潮發(fā)力點(diǎn)：尋求SSD性能、可靠性與價(jià)格的平衡
針對以上問(wèn)題，浪潮實(shí)現了SSD性能、可靠性與價(jià)格的平衡：
首先，擴展控制器方式。SSD的加入，使得低端存儲資源不再是存儲系統的性能瓶頸所在。在這種情況下，通常使用更多數據流并發(fā)的分布式控制器架構，比如，在傳統雙控存儲架構上，將單個(gè)控制器的處理器升級到兩個(gè)乃至更多；在Scale up基礎上支持集群，或原生支持Scale out控制器架構；通過(guò)多控制器的疊加保證SSD性能的充分挖掘。
其次，改善數據組織。基于磁盤(pán)的傳統RAID模式若直接應用到SSD，會(huì )使得整體性能和SSD使用壽命受到嚴重影響。浪潮G2-F全閃存存儲系統的設計，重點(diǎn)考慮了如何發(fā)揮出SSD的隨機訪(fǎng)問(wèn)性能，主要從系統元數據、FTL映射等管理、垃圾回收和磨損均衡等出發(fā)進(jìn)行設計。例如，做到元數據聚合，不會(huì )出現小塊數據寫(xiě)入動(dòng)作，減少系統的寫(xiě)放大。
再次，優(yōu)化IO路徑。在傳統IO處理的基礎上，盡可能減少SSD的擦寫(xiě)次數，避免小塊數據寫(xiě)放大，減少了寫(xiě)放大和數據量。另外，數據縮減機制基本是浪潮全閃存存儲系統G2-F的標準配置，可以更多地減少數據量。
G2-F寫(xiě)性能提升2-4倍，平均壽命提高至5年以上
在創(chuàng )新技術(shù)與理念的支撐下，浪潮智能全閃G2-F存儲實(shí)現了高擴展、高性能、高可用性，并極大的提升了使用壽命：
- 支持在線(xiàn)橫向擴展，最大支持16控制器，TB級緩存，使客戶(hù)的存儲資源得到線(xiàn)性增長(cháng)，滿(mǎn)足客戶(hù)不斷變化的業(yè)務(wù)需求；
- 提供基于智能的緩存MASP架構，通過(guò)數據即存即計算，優(yōu)化閃存存儲性能，系統最大可達260萬(wàn)IOPS；
- 提供順序化條帶寫(xiě)入優(yōu)化的硬壓縮技術(shù)，通過(guò)硬壓縮、消0技術(shù)減少實(shí)際寫(xiě)入的數據量，再通過(guò)順序化條帶技術(shù)提升數據寫(xiě)入效率，降低SSD寫(xiě)放大，可將寫(xiě)性能提升2-4倍；
- 采用全局動(dòng)態(tài)磨損均衡算法，通過(guò)SSD全局磨損均衡、SSD故障檢測等閃存優(yōu)化，將閃存平均使用壽命提高至5年以上。
借助A-A架構，雙控/多控的數據一致性技術(shù)，浪潮G2-F實(shí)現了6個(gè)9的企業(yè)級存儲可靠性。與此同時(shí)，G2-F提供混合云分層技術(shù)，輕松實(shí)現可應用上云。其業(yè)內獨有的云分層技術(shù)，具備獨特的混合云存儲能力，提供云緩存，云容災，云備份等功能，無(wú)需購買(mǎi)備份軟件即可實(shí)現數據到云端的備份，降低備份復雜程度，有效保護客戶(hù)的數據安全。客戶(hù)可將云存儲的高性?xún)r(jià)比和可擴展性與本地數據中心架構相結合，輕松實(shí)現數據在本地數據中心和公有云之間的無(wú)縫流動(dòng)。
浪潮存儲產(chǎn)品部總經(jīng)理孫鋼表示：“浪潮新一代智能全閃G2-F存儲系統聚焦閃存技術(shù)與企業(yè)級高可靠數據存儲平臺的融合，進(jìn)一步豐富了浪潮智能存儲G2產(chǎn)品體系，滿(mǎn)足了IO密集型企業(yè)關(guān)鍵業(yè)務(wù)的數據存儲需求。未來(lái)，浪潮存儲會(huì )持續加大研發(fā)投入，根據用戶(hù)需求對產(chǎn)品不斷進(jìn)行優(yōu)化，和合作伙伴一起創(chuàng )造一個(gè)面向未來(lái)的開(kāi)放生態(tài)，為最終用戶(hù)提供端到端全部重新優(yōu)化的智能存儲平臺解決方案。”
