全閃存存儲系統(tǒng)是完全由固態(tài)存儲介質(zhì)(通常是NAND閃存)而沒有硬盤驅(qū)動器(HDD)構(gòu)成的獨(dú)立的存儲陣列或設(shè)備。這些系統(tǒng)是用于增強(qiáng)可能包含磁盤陣列的環(huán)境的性能，或者用于取代所有傳統(tǒng)的硬盤存儲陣列。它們也是用于支持由于NAND閃存較佳的性能帶來的特定需求和功能，以及克服對閃存存儲獨(dú)有的寫/擦除周期的挑戰(zhàn)。
在一個全閃存存儲系統(tǒng)中，控制器被優(yōu)化以獲得SSD的高性能。傳統(tǒng)的磁盤控制器通常每個可支持少于200 IOPS的存儲媒介(磁盤驅(qū)動器)。高性能的SAS HDD幾乎可以達(dá)到這個數(shù)字的2倍，但與一個普通的固態(tài)驅(qū)動器提供8000 IOPS相比仍然微不足道。考慮到磁盤驅(qū)動器的延時，HDD陣列控制器可以處理周期剩余，大多數(shù)的處理周期用于處理快照、卷管理和復(fù)制之類的存儲服務(wù)。
當(dāng)SSD取代HDD，即這個延時消失后，控制器成為瓶頸，而且其性能顯著變差。全閃存存儲系統(tǒng)推出保持?jǐn)?shù)據(jù)流向較快的存儲介質(zhì)的控制器，無論這些存儲介質(zhì)是驅(qū)動器規(guī)格的SSD或是閃存電路卡模塊形式的。它們通常具有允許更多數(shù)據(jù)流進(jìn)出存儲介質(zhì)的分布式的控制器架構(gòu)，經(jīng)常會以獨(dú)立的處理器處理存儲服務(wù)的系統(tǒng)開銷。有些也具有降低網(wǎng)絡(luò)協(xié)議處理對性能的影響的板載(onbOArd)功能。
全閃存存儲系統(tǒng)的控制器也處理耐久性問題。與磁盤驅(qū)動器不同，NAND閃存無法在位級別進(jìn)行覆蓋寫入。為了適應(yīng)這種變化，閃存的一個塊在新數(shù)據(jù)寫入前必須整個擦除。這需要單獨(dú)的內(nèi)部管理程序，整合打算刪除而從塊里面保存出來的數(shù)據(jù)，在擦除前創(chuàng)建額外的數(shù)據(jù)拷貝步驟。所有這些被稱作"垃圾收集"的額外的系統(tǒng)開銷步驟消耗存儲控制器的CPU周期，如果這些周期同時從處理數(shù)據(jù)I/O的處理器被偷走，會影響性能。
這些解決方案也無獨(dú)特之處，全閃存存儲系統(tǒng)擁有指定專門硬件處理這種閃存特有的系統(tǒng)開銷的閃存控制器，因此不會降低性能。與基于軟件的閃存控制器相比，它們運(yùn)行這些NAND閃存操作(減少寫入放大、提高損耗均衡)的工作更有效率。該功能也使低成本的多層單元(MLC)和企業(yè)級MLC(eMLC)NAND閃存芯片的使用成為可能，有助于降低全閃存存儲系統(tǒng)每GB的實(shí)際成本。
現(xiàn)在我們討論一下現(xiàn)有的全閃存存儲系統(tǒng)的類型以及用戶是如何使用的。
功能1：增強(qiáng)性能
全閃存存儲系統(tǒng)的第一個功能是作為對已有的基于磁盤的基礎(chǔ)設(shè)施的高性能存儲設(shè)備的增強(qiáng)。新技術(shù)最早的采用者通常是處于最前沿的那些人，那些似乎不惜代價需要更多性能的用戶。現(xiàn)在，這些閃存設(shè)備成本已經(jīng)下降，但通常只是用于增強(qiáng)性能。在這種環(huán)境里，全閃存系統(tǒng)能夠?yàn)橛螒蚧蛘吒呤聞?wù)數(shù)據(jù)庫等在線應(yīng)用在負(fù)載高峰期的時候的運(yùn)行提供了臨時或兼任的塊存儲區(qū)域。EBay就是使用全閃存設(shè)備增強(qiáng)這類環(huán)境的性能。
全閃存設(shè)備除了充當(dāng)閃存層，也能夠加速存儲在硬盤陣列的應(yīng)用，或者為虛擬服務(wù)器和VDI環(huán)境提供網(wǎng)絡(luò)化的高性能高速緩存。Texas Memory Systems、Kaminario、Violin Memory、Whiptail和Astute Networks公司已經(jīng)推出這類產(chǎn)品，盡管其中很多公司也有其他閃存類別的基于閃存的產(chǎn)品。
功能2：取代HDD陣列
全閃存存儲系統(tǒng)的第二個功能是以全閃存陣列的形式取代已有的基于磁盤的存儲陣列。這些解決方案的部署與第一組功能相同的基本技術(shù)，具有專為閃存存儲設(shè)計(jì)的控制器和內(nèi)部架構(gòu)，但也加入了存儲服務(wù)。作為傳統(tǒng)的磁盤陣列的替代，全閃存存儲陣列需要滿足市場上對卷管理、快照和復(fù)制之類的功能的需求。有些也提供多協(xié)議功能的基于塊和基于文件的存儲。
全閃存存儲陣列通常包含重復(fù)數(shù)據(jù)刪除、 自動精簡配置和壓縮之類的存儲效率技術(shù)，因?yàn)檫@些程序在固態(tài)存儲中工作良好。數(shù)據(jù)縮減也能夠降低每GB的實(shí)際成本，這在過去一直是更廣泛采用閃存存儲設(shè)備的主要障礙。盡管為主要的存儲陣列實(shí)施重復(fù)數(shù)據(jù)刪除之類的技術(shù)可能會有性能影響，制造商們期待全閃存系統(tǒng)仍有性能剩余。在這個領(lǐng)域的制造商包括Pure Storage、Nimbus、Skyera、Greenbytes、EMC(與XtremeIO合作)以及Solidfire。如上所述，其中很多公司的解決方案可歸類到全閃存設(shè)備，也可用于增強(qiáng)性能。
全閃存系統(tǒng)的主要優(yōu)點(diǎn)
與其他閃存技術(shù)比較，全閃存系統(tǒng)一般具備幾個主要優(yōu)點(diǎn)。不需要使用服務(wù)器端的SSD或者PCIe卡，他們可以像目前的磁盤陣列一樣在SAN配置環(huán)境中進(jìn)行共享，這點(diǎn)對那些有許多潛在服務(wù)器主機(jī)需要加速的用戶具有吸引力。共享對于提供高可用和支持VMware Storage vMotion的服務(wù)器虛擬化實(shí)施也具有吸引力。
與混合閃存系統(tǒng)(同時帶有閃存和磁盤的設(shè)備)相比，全閃存存儲系統(tǒng)提供更快、同時也更一致和更可預(yù)測的性能。與混合陣列不同，它們的控制器可以忽略決定哪些數(shù)據(jù)集應(yīng)該放在閃存以及在兩個存儲區(qū)域之間實(shí)際往返移動數(shù)據(jù)所需要周期的高速緩存和分層運(yùn)算法則的系統(tǒng)開銷。全閃存系統(tǒng)的數(shù)據(jù)都置于固態(tài)存儲內(nèi)，在服務(wù)器虛擬化之類的高動態(tài)環(huán)境中，不像高速緩存或者分層系統(tǒng)那樣容易受工作量變化的影響。不會有高速緩存或者層"丟失"的風(fēng)險，這種破壞性的場景之下，所需數(shù)據(jù)沒有如期在閃存上而從磁盤獲取數(shù)據(jù)時應(yīng)用被迫等待。
成本：TCO問題
如上所述，閃存系統(tǒng)的每GB的成本問題一直抑制基于閃存的存儲設(shè)備的采用。但當(dāng)重復(fù)數(shù)據(jù)刪除和其他數(shù)據(jù)縮減技術(shù)對傳統(tǒng)的磁盤陣列不劃算時，它們特別適合全閃存系統(tǒng)。首先，這些程序在全閃存系統(tǒng)上能運(yùn)行良好，因?yàn)檫@些系統(tǒng)已有的高IOPS性能，使這些程序比在HDD上更有效率。同時，閃存的每GB基礎(chǔ)成本比較高，所以，與HDD相比，數(shù)據(jù)縮減額外取得的每一個百分點(diǎn)，都有更好的邊際回報(bào)。由于這個原因，計(jì)算全閃存系統(tǒng)的投資回報(bào)的時候，必須留意需要包括合理的數(shù)據(jù)縮減比率。
增值代理商的觀點(diǎn)
閃存已經(jīng)成為目前存儲技術(shù)項(xiàng)目里的固定設(shè)備。不管是作為性能增強(qiáng)型設(shè)備進(jìn)行實(shí)施或者取代傳統(tǒng)的HDD系統(tǒng)，問題不再于是否使用基于閃存的系統(tǒng)，而是另外一個選擇：當(dāng)高性能磁盤驅(qū)動器和SSD之間每GB實(shí)際成本差別不斷縮小時，這個選擇越來越劃算。且不說潛在的全閃存項(xiàng)目，增值代理商也應(yīng)該熟悉全閃存存儲系統(tǒng)，因?yàn)檫@項(xiàng)技術(shù)是閃存存儲更大的話題的一部分。除了服務(wù)器端SSD/PCIe解決方案和混合閃存設(shè)備以外，全閃存系統(tǒng)也是客戶將會問及的一個實(shí)施選擇。
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本文標(biāo)題：全閃存存儲系統(tǒng)的類型和功能
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