评论:戴尔Compellent存储提供闪存速度在磁盘价格

戴尔对Compellent存储中心的最新升级包括一种分层ssd的新方法，但也有一些警告

闪存的高速常常使它的高价变得合理。但随着戴尔的闪存分层的新方法，这种理由可能不再必要。虽然戴尔的强制性的存储中心的最新版本包括新硬件产品,比如一个高密度的3.5英寸的SAS圈地和一系列更新数组的管理和主机集成软件,真正的大新闻是支持自动分层之间write-optimized SLC(单层细胞)ssd和读取最优化的多层陶瓷(多层细胞)ssd。

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Compellent系统已经可以在昂贵、低容量SLC ssd和旋转磁盘之间实现自动化分层。然而，这两种主要SSD技术的新混合，使戴尔能够声称，它可以提供一个全闪存解决方案的价格为磁盘。使用清单价格作为比较，您可能花在具有72个146GB 15,000 rpm SAS磁盘的Compellent阵列上的钱现在将用于购买具有6个400GB写优化SLC ssd和6个1.6TB读优化MLC ssd的类似许可阵列。

[另见《资讯世界》:HP 3PAR使人联想强大的存储魔术|获得最新的实用信息和新闻与保罗Venezia的深结博客和InfoWorld的雷竞技电脑网站数据中心通讯。]

更好的是，纯SSD配置可以提供三倍于事务性能的事务性能(使用TPC-C基准)，减少85%的延迟，增加15%的容量，同时比基于磁盘的配置少消耗50%的电源和机架空间。换句话说，如果您在性能和容量需求之间取得了正确的平衡，从而有效地利用它，那么这种创新可以为您节省一大笔现金，或者带来巨大的性能意外之财，或者两者兼而有之。

戴尔这种分层的新方法确实有一个隐患。然而，要理解这个问题及其在该领域的潜在影响，需要对ssd(特别是戴尔的数据推进分层软件)有更深入的理解，以及戴尔在这个新版本中是如何利用这两者的。

在固态硬盘的速成课程ssd使用固态闪存来完成这项工作，而不是使用机械旋转磁盘来磁性地存储数据。尽管闪存用于从ipod到u盘的各种设备，但企业存储中的闪存通常是单层单元ssd或多层单元ssd。两者之间的差异可以归结为性能、容量和费用之间的典型平衡行为。

一般来说，固态存储有两个敌人。第一种，通常被称为“写持久性”，是指SSD中的每个单元在不再能够准确地存储数据之前，能够忍受相当数量的所谓程序擦除周期。写续航时间通常反映在“每天全设备写”中，这是一个让用户了解设备的整体生命周期的指标。

固态存储的第二个敌人，被称为“写入悬崖”的现象，与每个单元在写入之前必须经历一个(相对)耗时的擦除过程有关。如果擦除未分配单元格的后台进程不能跟上设备正在经历的写负载，设备将耗尽预擦除单元格，写性能将会下降。

为了解决这两个问题，这两种固态硬盘 - SLC和MLC - 通常装备有比他们更做广告的原始容量。这使得设备在较大数量的细胞，从而提高整体器件的耐用性，并给出了设备更多的细胞保持空吸收大量写入工作负载分散的写入操作。这种松弛能力和内置于SSD的控制器来管理它的智慧与那些在企业级存储设备的使用，真正独立的消费者固态硬盘。（他们还解释能力差，当你购物的两个市场，你会发现）。

此外，SLC和MLC设备在根本上是不同的，SLC设备每个单元只存储一个位，而MLC设备每个单元存储两个或更多位。这意味着与mlc相比，SLCs在每个单元中使用更少的晶体管，但在存储相同数量的数据时使用更多的晶体管。因此，SLCs可以承受更大的写工作负载(通常是每天25到30个完整的写操作，而MLC是每天3个)，而且它吸收写操作的速度是MLCs的3到5倍，但是也比MLCs小得多，开销也大得多。然而，SLC和MLC ssd在读取性能方面几乎相等(MLC可能慢2%到3%)——这一事实对于理解Dell的flash分层方法至关重要。

强迫者的秘密武器即使其在2011年收购戴尔之前，Compellent的该系统的主要要求到名望是它的Data Progression（DP）分层软件。DP的工作是通过将数据移动到越来越慢，更经济的层次，以释放存储的速度更快和更昂贵的层的能力。

例如，假设您的Compellent阵列由顶级快速、昂贵的15,000 rpm SAS磁盘和底层更大、更慢、更便宜的7,200 rpm NL-SAS磁盘组成。除非您没有配置它，否则该数组将把传入的数据分割成页，并在顶层的磁盘上写入它们。因为Compellent数组在页面级实现RAID，所以您的数组可以选择在每个页面上使用哪个RAID级别。因为在RAID10中写入要比RAID5或RAID6快(假设只需要两个写入操作，并且不需要计算奇偶性)，所以它将使用RAID10。

然而，顶级磁盘容量通常是有限的，而且相当昂贵。除非有很好的理由，否则数组不会将存储空间留在那里太长时间。这就是数据进程发挥作用的地方。每天都在某种程度上(7点是默认)DP将数组作为后台进程运行,将数据移动到不同的层和改变RAID级别基于大量数据如何被使用和你有什么政策。DP甚至会区分外缘NL-SAS磁盘越快与慢内部跟踪,创建一种层在层(戴尔称之为FastTrack授权功能)。

如果你写数据的块已经写入一次，而不是因为看了一遍，它可能会被移动到底层，并使用RAID5 restriped。若是已经阅读更加频繁，它可能会留在更快，顶级的存储，但仍restriped到RAID5，这是一样快RAID10从读的角度，占用了不少空间更小。在这两种情况下，这些变化是由一个低优先级的进程做出你会配置在一次运行时数组是不是在高峰需求。

总而言之，数据分级的工作就是给你的磁盘为需要它的数据顶级的读写性能，同时让您能够充分利用磁盘的较低层级的经济性不经常使用的数据。在该阵列尺寸是否情况下，DP做到这一点非常好。

该Compellent的企业管理器将密切关注你的两个闪光层的使用 - 写密集型SLC固态硬盘，读密集型MLC固态硬盘。

鱼与熊掌不可兼得在两层ssd之间实现同样的壮举则是另一回事。数据进程在旋转磁盘配置中每天运行一次，而在分层闪存配置中连续运行。在分层flash的情况下，DP也与阵列的快照机制紧密相连。

像许多完全虚拟化阵列，Compellent的阵列实现在页面级快照（在Compellent的说法“回放”）。当您将数据写入量，即数据被分成页面并写入磁盘。如果您创建一个快照，这些网页和他们以前写的任何页面都标在数据库中作为该快照的一部分，但有效的没有什么事情发生 - 没有数据将被立即任何地方。以后，如果一些体积被新的数据改写，数据被分割并写入到磁盘上的不同页面;原来的页面仍然存在，并已准备好，如果以往任何时候都需要快照被引用。一旦删除快照，也包括它的网页被释放被覆盖。

在旋转磁盘配置，数据分级对待的网页是不同于它把活动数据的快照的一部分。因为它知道快照数据不太可能从一旦在活动量被换成新的数据读取，它通常将其下7时期间移动这些网页更经济的梯队跑。

然而，在分层闪存配置，数据分级管理不会等待下午7时。打滚做出决定排列层级。相反，在创建快照立即，数据分级会踢出来的数据是由昂贵的，写入优化SSD SLC支持顶级和写入数据到便宜的，读取优化MLC固态硬盘。

这个过程的目标有三方面:

因此，戴尔的闪存分层方法成功地利用了SLC和MLC设备带来的最佳效果，同时避免了“混合使用SLC”(具有较少损耗均衡能力的SLC)和“eMLC”(具有额外损耗均衡能力的MLC)的单层部署所造成的全面妥协。换句话说，它更像是一个分层的15K SAS/7.2K tl -SAS旋转磁盘阵列，它可以为您提供两种媒体类型的好处，而一个单层的10K SAS旋转磁盘阵列则介于两者之间。

是的，有一个问题一个工程决策很少有没有缺点的。在这种情况下，捕获是在那些快照的创建中发现的，这些快照对分层flash模型至关重要。如果在创建快照时立即将数据从写优化的SLC层移动到读优化的MLC层，那么这样做的成本是显而易见的。随着数据从SLC层读取并写入MLC层，SLC层上的负载将增加，而且无论何时主机I/O将这些ssd驱动到极限，这都只能影响SLC层的性能。更糟糕的是，在操作期间必须锁定从一层迁移到下一层的页面，这可能会在非常高的i /O情况下导致争用，因为提交数据到MLC层要比从SLC层读取数据花费3到5倍的时间。

为了测试这种情况的影响，我在实验室中创建了一个最糟糕的场景。我设置了一系列卷，并开始在所有卷上指导一个危险的读和写负载。在我的例子中，它是一个随机的4K I/Os流，读与写的比率为70/30(非常粗略地接近OLTP工作负载)。这个工作负载被隔离到一个相当小的数组占用空间(总共大约80GB)。

企业管理还将帮助您监视ssd的运行状况和磨损情况。

起初,入门级的“6 + 6”(SLC +多层陶瓷)配置处理这个工作负载完全SLC层和打卡超过70000 IOPS sub-5ms延迟——真正令人印象深刻的考虑一个类似的定价时不时数组将很难提供三分之一的IOPS延迟的三倍。但是，当我创建了一个快照，它同时影响了我要处理的工作负载的所有卷时，情况变得更糟了。I/O流嘎然而止——立即下降到大约3500 IOPS，并在几分钟内慢慢回升到之前的速度。

任何正在阅读本文的存储管理员都将意识到，在生产场景中这将是多么严重的问题。因为创建了快照而使您的存储吞吐量突然下降95%，并且您的存储系统需要几分钟才能恢复，这确实是非常糟糕的(想象一下服务台的每一部电话同时响了起来)。然而，优秀的存储管理员也会认识到，在大多数现实环境中，这种情况是多么不可思议。

生产负荷，你会在现场发现一般是一秒的基础上很突发的。也就是说，如果您要创建与10ms的20ms的或的分辨率典型的企业主存储阵列的占空比的图表，你会看到它周围的反弹所有的地方。该阵列可以很忙碌，但还是有很多的地方都没有执行任何交易剩余空间。这是在这个空间，Compellent的数据分级软件的按需部分被其所做的工作，以及它可以在不影响主机的I / O，以任何很大程度的工作。

在我的人工化验，然而，阵列被推到了极限 - 有效地创建一个100％的占空比。这没有留下任何余地的Data Progression做其工作，并创建主机写入和耗时的SLC，以MLC数据迁移削弱整体性能之间有足够的拥塞。