固态硬盘和闪存提高私有云存储性能

2016-07-19 09:23:07私有云具有一定的敏捷性、灵活性和运营开销于一体的定价模式，但是其性能，尤其是与存储服务相关的性能，将是一大挑战，共享是伟大的,但是共享是否能够提高私有云存储服务性能呢?

共享是伟大的,但是共享是否能够提高私有云存储服务性能呢?可考虑使用新型固态硬盘(SSD)和网络选项来帮助您获得您所需的速度。

私有云可提供一个集敏捷性、灵活性和运营开销于一体的定价模式——但是其性能，尤其是与存储服务相关的性能，将是一大挑战。当用户在管理私有云时，管理员们需要经常地了解底层存储资源的使用状况以避免出现存储资源短缺的情况。

企业中的所有用户都在共享使用他们的私有云存储服务。这是可能的，因为私有云是网络存储，同时根据数据中心的配置，私有云可能距离 服务器 实例仅数步之遥。网络和协议的延迟将降低带宽的可用性，但是真正对私有云存储性能产生不利影响的是，底层存储资源是共享使用的这一事实。对于每一个硬盘驱动器(这仍然是云环境中存储资源物理的普遍存在)而言，无论其容量有多大，它们都能够提供每秒150次的I/O操作(IOPS)。对于目前一般系统已安装硬盘驱动器约为4TB的容量来说，这仅仅相当于三年前单位TB IOPS 的四分之一。换而言之，存储速度正在变慢。

性能变化问题也同样源于私有云存储资源的共享特性。I/O事件往往是突发性而非稳定性的。如果流量并不繁忙，那么远超平均水平的I/O突发应用事件将可获得快速的服务响应。但是，有时候一个高流量应用的租户邻居会长期占用I/O系统，从而影响服务器上所有其他租户并导致他们需要更长的运行时间，造成工作滞后。

固态硬盘提高云存储性能

优化您的私有云存储资源的一个方法就是效仿大型云服务供应商(CSP)的做法。CSP们针对计算应用和存储应用分别推出了各种不同的实例选择。固态硬盘(SSD)存储和全闪存缓存是两个用户可以部署并提高IOPS的新技术，同时随着固态硬盘产品价格不断地向传统硬盘看齐，我们可以预计SSD存储产品在未来三年内成为市场中的一个可选项。

SSD提高IOPS的幅度是相当巨大的，相对于传统硬盘其增幅范围从100倍到1000倍各不相同。这一性能飞跃将有助于解决共享网络存储反应缓慢的问题，但这样一来，现在的网络和存储设施控制器就变成了瓶颈，从而使多租户环境仍然会受到其中高流量邻居租户的影响。例如典型的10 GbE(千兆以太网)更快速的网络已经悄然上市，例如25 GbE和每个链路有四个通道的骨干链接。

虽然新技术的具体部署将需要一定的时间，嘈杂的租户邻居问题仍然存在，但是更快的网络速度将能够解决瓶颈问题并提高云存储的性能。使用高价SSD***存储设备的解决方案就是在服务器中部署本地实例SSD存储。实例存储并不是持久性的存储应用，它需要网络复制设备进行写操作，但是它可以显著地减少在 “一次写操作八次读操作” 典型用例中的I/O负载。同时，这是将所有写操作映射至网络***性存储设备的好方法，大部分的读操作都是在本地实现的。

通过使用实例存储，SSD可提供满足高流量应用租户所需的足够I/O资源，从而实现应用程序运行的巨大性能提升。如果操作系统(OS)支持非对称镜像I/O模式，那么用户就可以避免重写I/O例程。

谷歌云平台带来的存储教训

云分析公司Cloud Spectator的一份报告称，在谷歌云平台中，值得注意的一点是其I/O率有着2%的变化。这表明，云供应商在处理高流量应用租户问题方面是有着其内部机制以及高效I/O传输机制的。虽然谷歌公司将这一内部机制视为商业机密，但是我们确实知道谷歌公司会针对其存储数据进行实例本地化处理，从而降低延迟。

此外，谷歌的管理软件可按实例来监控I/O率，可以调整服务质量来弥补高工作负载，或者甚至将实例从高工作负载应用中移开。在私有云中，这可能需要在服务器上部署特殊的高I/O实例，并辅以约束条件。

内存内技术、容器技术的作用

内存内技术很可能会推动I/O应用未来在云领域中的发展。例如，谷歌已经拥有了RAM硬盘存储选项，而非易失性双列直插内存模块(NVDIMM)将使此类存储产品的价格更亲民，并将内存扩展至众多TB级存储设备。随着应用对I/O速度需求的不断提升，NVDIMM内存将取代本地实例存储。NVDIMM技术也非常适合超融合拓扑结构，它把所有的存储和计算资源都集成到近在咫尺。

容器技术则为云存储性能问题增加了一点热情。基于容器技术的虚拟化方法可在任意服务器上增加实例数量三至五倍。虽然只需要一个操作系统镜像，但是每台服务器上运行的I/O也将大大增加。但是，随着SSD和HVDIMM如上所述变化，应该有大量的I/O。

当开发私有云存储时，应特别关注存储软件的选择。红帽子公司和Sandisk已合作开发用于部署SSD的Ceph，该工具在OpenStack社区中表现出色。Scality 和 Caringo在这一领域也表现较为活跃，而在集成设备方面DDN的WOS系统也表现出非常高的性能。

普通硬盘和固态硬盘和闪存硬盘的区别

SSD固态硬盘是固态存储，属于Flash memory，使用寿命长，不容易损坏，抗震性强。缺点是：价格昂贵，容量小。
普通硬盘里面有一盘片，工作时通过高速旋转来读写信息，极怕震动，容易损坏，优点是技术成熟，价格低，容量大，所以普及时间长，面积广。
SSD固态硬盘除了它读取速度比普通硬盘更快以外，能提升电脑性能。如加装SSD固态硬盘作为系统盘，进入系统时间要比普通的快20%以上，开启像3DMAX、PHOTOSHOP等应用程序的速度也比普通的快很多。
闪存盘是一种移动存储产品，可用于存储任何格式数据文件和在电脑间方便地交换数据。闪存盘采用闪存存储介质（Flash Memory）和通用串行总线（USB）接口，具有轻巧精致、使用方便、便于携带、容量较大、安全可靠、时尚潮流等特征

我们常用的硬盘是机械硬盘，由磁头、碟片、电机、控制电路等组成，工作时碟片处在高速旋转状态，磁头通过移动寻找来读写碟片上的数据。性能由转速、单碟容量、缓存所决定。目前机械硬盘技术非常成熟，价格低，容量大，缺点是抗震能力不行，速度相对较慢。
而你说的“闪存硬盘“应该指的是固态硬盘，固态硬盘由多个闪存芯片组成，性能由闪存芯片数量和通道数所决定，抗震能力很好，速度也很快。但技术还不成熟，成本高，容量小，储存的数据越多，性能下降也越厉害、理论读写寿命也只有5000次。目前还不适合做为数据储存盘，但做为系统盘还是可以提高系统性能的，适合预算充足的玩家尝尝鲜

固态硬盘的存储介质和原理是什么？

固态硬盘（Solid State Disk或Solid State Drive），也称作电子硬盘或者固态电子盘，是由控制单元和固态存储单元（DRAM或FLASH芯片）组成的硬盘。 固态硬盘的接口规范和定义、功能及使用方法上与普通硬盘的相同，在产品外形和尺寸上也与普通硬盘一致。 由于固态硬盘没有普通硬盘的旋转介质，因而抗震性极佳。 其芯片的工作温度范围很宽（-40~85摄氏度）。 目前广泛应用于军事、车载、工控、视频监控、网络监控、网络终端、电力、医疗、航空等、导航设备等领域。 目前由于成本较高，正在逐渐普及到DIY市场。 固态硬盘的存储介质分为两种，一种是采用闪存（FLASH芯片）作为存储介质，另外一种是采用DRAM作为存储介质。 基于闪存的固态硬盘（IDE FLASH DISK、Serial ATA Flash Disk）：采用FLASH芯片作为存储介质，这也是我们通常所说的SSD。 它的外观可以被制作成多种模样，例如：笔记本硬盘、微硬盘、存储卡、优盘等样式。 这种SSD固态硬盘最大的优点就是可以移动，而且数据保护不受电源控制，能适应于各种环境，但是使用年限不高，适合于个人用户使用。 在基于闪存的固态硬盘中，存储单元又分为两类：SLC（Single Layer Cell 单层单元）和MLC（Multi-Level Cell多层单元）。 SLC的特点是成本高、容量小、但是速度快，而MLC的特点是容量大成本低，但是速度慢。 MLC的每个单元是2bit的，相对SLC来说整整多了一倍。 不过，由于每个MLC存储单元中存放的资料较多，结构相对复杂，出错的几率会增加，必须进行错误修正，这个动作导致其性能大幅落后于结构简单的SLC闪存。 此外，SLC闪存的优点是复写次数高达次，比MLC闪存高10倍。 此外，为了保证MLC的寿命，控制芯片都校验和智能磨损平衡技术算法，使得每个存储单元的写入次数可以平均分摊，达到100万小时故障间隔时间(MTBF)。 基于DRAM的固态硬盘：采用DRAM作为存储介质，目前应用范围较窄。 它仿效传统硬盘的设计、可被绝大部分操作系统的文件系统工具进行卷设置和管理，并提供工业标准的PCI和FC接口用于连接主机或者服务器。 应用方式可分为SSD硬盘和SSD硬盘阵列两种。 它是一种高性能的存储器，而且使用寿命很长，美中不足的是需要独立电源来保护数据安全。 固态硬盘的优点固态硬盘与普通硬盘比较，拥有以下优点：1. 启动快，没有电机加速旋转的过程。 2. 不用磁头，快速随机读取，读延迟极小。 根据相关测试：两台电脑在同样配置的电脑下，搭载固态硬盘的笔记本从开机到出现桌面一共只用了18秒，而搭载传统硬盘的笔记本总共用了31秒，两者几乎有将近一半的差距。 3. 相对固定的读取时间。 由于寻址时间与数据存储位置无关，因此磁盘碎片不会影响读取时间。 4. 基于DRAM的固态硬盘写入速度极快。 5. 无噪音。 因为没有机械马达和风扇，工作时噪音值为0分贝。 某些高端或大容量产品装有风扇，因此仍会产生噪音。 6. 低容量的基于闪存的固态硬盘在工作状态下能耗和发热量较低，但高端或大容量产品能耗会较高。 7. 内部不存在任何机械活动部件，不会发生机械故障，也不怕碰撞、冲击、振动。 这样即使在高速移动甚至伴随翻转倾斜的情况下也不会影响到正常使用，而且在笔记本电脑发生意外掉落或与硬物碰撞时能够将数据丢失的可能性降到最小。 8. 工作温度范围更大。 典型的硬盘驱动器只能在5到55摄氏度范围内工作。 而大多数固态硬盘可在-10~70摄氏度工作，一些工业级的固态硬盘还可在-40~85摄氏度，甚至更大的温度范围下工作。 9. 低容量的固态硬盘比同容量硬盘体积小、重量轻。 但这一优势随容量增大而逐渐减弱。 直至256GB，固态硬盘仍比相同容量的普通硬盘轻。 固态硬盘的缺点固态硬盘与传统硬盘比较，拥有以下缺点：1. 成本高。 每单位容量价格是传统硬盘的5~10倍（基于闪存），甚至200~300倍（基于DRAM）。 2. 容量低。 目前固态硬盘最大容量远低于传统硬盘。 固态硬盘的容量仍在迅速增长，据称IBM已测试过4TB的固态硬盘。 3. 由于不像传统硬盘那样屏蔽于法拉第笼中，固态硬盘更易受到某些外界因素的不良影响。 如断电（基于DRAM的固态硬盘尤甚）、磁场干扰、静电等。 4. 写入寿命有限（基于闪存）。 一般闪存写入寿命为1万到10万次，特制的可达100万到500万次，然而整台计算机寿命期内文件系统的某些部分（如文件分配表）的写入次数仍将超过这一极限。 特制的文件系统或者固件可以分担写入的位置，使固态硬盘的整体寿命达到20年以上。 5. 基于闪存的固态硬盘在写入时比传统硬盘慢很多，也更易受到写入碎片的影响。 6. 数据损坏后难以的恢复。 传统的磁盘或者磁带存储方式，如果硬件发生损坏，通过目前的数据恢复技术也许还能挽救一部分数据。 但如果固态硬盘发生损坏，几乎不可能通过目前的数据恢复技术在失效（尤其是基于DRAM的）、破碎或者被击穿的芯片中找回数据。 7. 根据实际测试，使用固态硬盘的笔记本电脑在空闲或低负荷运行下，电池航程短于使用7200RPM的2.5英寸传统硬盘。 8. 基于DRAM的固态硬盘在任何时候的能耗都高于传统硬盘，尤其是关闭时仍需供电，否则数据丢失。 9. 据用户反映，使用低廉的MLC的固态硬盘在Windows操作系统下运行比传统硬盘慢。 这是由于Windows操作系统的文件系统机制不适于固态硬盘。 在Linux下无此问题。 固态硬盘产品现有的固态硬盘产品有3.5英寸，2.5英寸，1.8英寸等多种类型，容量一般为16~256GB，比一般的闪存盘（U盘）大。 接口规格与传统硬盘一致，有UATA、SATA、SCSI等。 在CES 2008上，专业固态硬盘厂商BitMicro Networks展示了一款采用SCSI接口的专业级固态硬盘产品的内部结构（见右图）。 该产品在一块PCB上焊接了32颗TSOP封装的NAND闪存芯片。 BitMicro透露，该产品每GB平均价格为10美元左右，大约是主流机械硬盘的5倍。 朗科在2008年也推出了号称“国内第一款”固态硬盘产品。 而忆正则宣称已于2007年就已推出国内第一款固态硬盘产品。 紧随其后中基伟业也推出号称全球最快的固态硬盘产品，镁光堪称推出速度为1GB/S的固态硬盘（用固态硬盘作阵列）。 传统硬盘与固态硬盘优缺点对比1、防震抗摔性：目前的传统硬盘都是磁碟型的，数据储存在磁碟扇区里。 而固态硬盘是使用闪存颗粒（即目前内存、MP3、U盘等存储介质）制作而成，所以SSD固态硬盘内部不存在任何机械部件，这样即使在高速移动甚至伴随翻转倾斜的情况下也不会影响到正常使用，而且在发生碰撞和震荡时能够将数据丢失的可能性降到最小。 相较传统硬盘，固硬占有绝对优势。 2、数据存储速度：从PConline评测室的评测数据来看，固态硬盘相对传统硬盘性能提升2倍多。 3、功耗：固态硬盘的功耗上也要高于传统硬盘。 4、重量：固态硬盘在重量方面更轻，与常规1.8英寸硬盘相比，重量轻20-30克。 5、噪音：由于固硬属于无机械部件及闪存芯片，所以具有了发热量小、散热快等特点，而且没有机械马达和风扇，工作噪音值为0分贝。 传统硬盘就要逊色很多。 6、价格：目前市场上80G Intel固态硬盘，价格为4000元左右。 而这个价钱足够买几个容量为1TB的传统硬盘了。 7、容量：固态硬盘目前最大容量仅为256G，和传统硬盘最大按TB容量衡量相比差距很大。 8、使用寿命：SLC只有10万次的读写寿命，成本低廉的MLC，读写寿命仅有1万次；比起传统硬盘毫无优势可言。

SSD闪存固态硬盘谁用过

以下内容，引自网络 固态存储技术（简称为SSD），一般可以分为二种，一种是基于闪存的SSD，采用FLASH MEMORY 作为存储介质，这也是我们通常比较常见的SSD，象我们经常使用的U盘，数码相机等一些电子存储器及另外一些ATA、SCSI、FC接口的Flash Disk，统称为闪存盘；SSD的另一种是DDRRAM Base SSD，采用DDRRAM作为存储介质、仿效传统磁盘驱动器的设计、可被各种操作系统的文件系统工具进行卷设置和管理，并提供工业标准的PCI和FC接口用于连接主机/服务器或存储网络的存储设备，可分为SSD驱动器和SSD盘阵列二大块，是一种真正高性能的存储，而且它的使用寿命非常长，几乎包含所有闪存盘所拥有的优点或它所欠缺的部分，美中不足的它却需要电源保护数据安全。 SSD最大的优点就是可以移动，而且数据保护不受电源控制，能适应于各种环境，但是使用年限不高。 所以闪存盘的容量一般都非常小，上G的已经算大了，目前最大的有64G的Flash Disk。 适合于个人PC用户使用，但应用到企业的存储系统就无能为力了。 采用FLASH内存的SSD具备相当高的数据安全性，并且在噪音、便携性等方面都有硬盘所无法媲美的优势，在航空航天、军事、金融、电信、电子商务等部门中都有广泛的使用。 SSD相对普通HDD硬盘的最显著优势就是速度，例如一个每分钟转的硬盘转一圈需要200毫秒的时间，而在SSD上由于是数据是存放在半导体内存上，能够在低于一毫秒的时间内对任意位置的存储单元完成I/O（输入/输出）操作，因此在对许多应用程序来说最为关键的I/O性能指标——IOPs（即每秒多少次IO动作）上，SSD可以达到硬盘的50~1000倍。