擦寫壽命限制及寫放大先天弱點(diǎn)，挑戰(zhàn)全閃存存儲(chǔ)系統(tǒng)
相對(duì)傳統(tǒng)機(jī)械磁盤，SSD具有極大的性能優(yōu)勢(shì)：其隨機(jī)讀寫性能是傳統(tǒng)磁盤的數(shù)百倍，延遲只有傳統(tǒng)磁盤的一百至數(shù)百分之一。在強(qiáng)調(diào)數(shù)據(jù)吞吐性能的今天，完全由固態(tài)存儲(chǔ)介質(zhì)構(gòu)成的全閃存存儲(chǔ)陣列成為諸多企業(yè)升級(jí)存儲(chǔ)系統(tǒng)的優(yōu)先選擇。然而，全閃存存儲(chǔ)系統(tǒng)依然面臨著諸多挑戰(zhàn)，其中最顯著缺點(diǎn)的是耐久性問題，即擦寫壽命限制及寫放大。
浪潮智能全閃新品G2-F針對(duì)SSD特性，揚(yáng)長避短，從全閃存存儲(chǔ)架構(gòu)、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(jí)高可靠數(shù)據(jù)存儲(chǔ)平臺(tái)深度融合，滿足了IO密集型企業(yè)關(guān)鍵業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)需求。
SSD的擦寫壽命，主要由其存儲(chǔ)介質(zhì)（NAND為主）決定，其典型擦寫壽命為1.5~10萬次，落后于傳統(tǒng)機(jī)械磁盤，一旦超過擦寫壽命，容易導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失乃至磁盤報(bào)廢。另外，SSD在進(jìn)行操作時(shí)，其寫動(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(dāng)發(fā)生數(shù)據(jù)更改時(shí)，閃存的一個(gè)塊在新數(shù)據(jù)寫入前必須要先擦除（除非是空白數(shù)據(jù)塊），而擦除block就需要將其中有效的page移除并寫入到其他位置，這就發(fā)生了寫放大問題。
在傳統(tǒng)的存儲(chǔ)系統(tǒng)中，磁盤控制器在處理IO后一般會(huì)有相對(duì)余量周期來處理快照、卷管理和復(fù)制之類的存儲(chǔ)服務(wù)，但SSD大大提升了大多數(shù)服務(wù)的處理周期，使得傳統(tǒng)的單控制器處理能力，以及常見的AA雙控存儲(chǔ)架構(gòu)存在性能瓶頸。最后，相比傳統(tǒng)機(jī)械磁盤，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(duì)以上問題，浪潮實(shí)現(xiàn)了SSD性能、可靠性與價(jià)格的平衡：
首先，擴(kuò)展控制器方式。SSD的加入，使得低端存儲(chǔ)資源不再是存儲(chǔ)系統(tǒng)的性能瓶頸所在。在這種情況下，通常使用更多數(shù)據(jù)流并發(fā)的分布式控制器架構(gòu)，比如，在傳統(tǒng)雙控存儲(chǔ)架構(gòu)上，將單個(gè)控制器的處理器升級(jí)到兩個(gè)乃至更多；在Scale up基礎(chǔ)上支持集群，或原生支持Scale out控制器架構(gòu)；通過多控制器的疊加保證SSD性能的充分挖掘。
其次，改善數(shù)據(jù)組織�；诖疟P的傳統(tǒng)RAID模式若直接應(yīng)用到SSD，會(huì)使得整體性能和SSD使用壽命受到嚴(yán)重影響。浪潮G2-F全閃存存儲(chǔ)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，重點(diǎn)考慮了如何發(fā)揮出SSD的隨機(jī)訪問性能，主要從系統(tǒng)元數(shù)據(jù)、FTL映射等管理、垃圾回收和磨損均衡等出發(fā)進(jìn)行設(shè)計(jì)。例如，做到元數(shù)據(jù)聚合，不會(huì)出現(xiàn)小塊數(shù)據(jù)寫入動(dòng)作，減少系統(tǒng)的寫放大。
再次，優(yōu)化IO路徑。在傳統(tǒng)IO處理的基礎(chǔ)上，盡可能減少SSD的擦寫次數(shù)，避免小塊數(shù)據(jù)寫放大，減少了寫放大和數(shù)據(jù)量。另外，數(shù)據(jù)縮減機(jī)制基本是浪潮全閃存存儲(chǔ)系統(tǒng)G2-F的標(biāo)準(zhǔn)配置，可以更多地減少數(shù)據(jù)量。
G2-F寫性能提升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(chǔ)實(shí)現(xiàn)了高擴(kuò)展、高性能、高可用性，并極大的提升了使用壽命：
- 支持在線橫向擴(kuò)展，最大支持16控制器，TB級(jí)緩存，使客戶的存儲(chǔ)資源得到線性增長，滿足客戶不斷變化的業(yè)務(wù)需求；
- 提供基于智能的緩存MASP架構(gòu)，通過數(shù)據(jù)即存即計(jì)算，優(yōu)化閃存存儲(chǔ)性能，系統(tǒng)最大可達(dá)260萬IOPS；
- 提供順序化條帶寫入優(yōu)化的硬壓縮技術(shù)，通過硬壓縮、消0技術(shù)減少實(shí)際寫入的數(shù)據(jù)量，再通過順序化條帶技術(shù)提升數(shù)據(jù)寫入效率，降低SSD寫放大，可將寫性能提升2-4倍；
- 采用全局動(dòng)態(tài)磨損均衡算法，通過SSD全局磨損均衡、SSD故障檢測(cè)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(gòu)，雙控/多控的數(shù)據(jù)一致性技術(shù)，浪潮G2-F實(shí)現(xiàn)了6個(gè)9的企業(yè)級(jí)存儲(chǔ)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(xiàn)可應(yīng)用上云。其業(yè)內(nèi)獨(dú)有的云分層技術(shù)，具備獨(dú)特的混合云存儲(chǔ)能力，提供云緩存，云容災(zāi)，云備份等功能，無需購買備份軟件即可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)到云端的備份，降低備份復(fù)雜程度，有效保護(hù)客戶的數(shù)據(jù)安全�？蛻艨蓪⒃拼鎯�(chǔ)的高性價(jià)比和可擴(kuò)展性與本地?cái)?shù)據(jù)中心架構(gòu)相結(jié)合，輕松實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)在本地?cái)?shù)據(jù)中心和公有云之間的無縫流動(dòng)。
浪潮存儲(chǔ)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(chǔ)系統(tǒng)聚焦閃存技術(shù)與企業(yè)級(jí)高可靠數(shù)據(jù)存儲(chǔ)平臺(tái)的融合，進(jìn)一步豐富了浪潮智能存儲(chǔ)G2產(chǎn)品體系，滿足了IO密集型企業(yè)關(guān)鍵業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)需求。未來，浪潮存儲(chǔ)會(huì)持續(xù)加大研發(fā)投入，根據(jù)用戶需求對(duì)產(chǎn)品不斷進(jìn)行優(yōu)化，和合作伙伴一起創(chuàng)造一個(gè)面向未來的開放生態(tài)，為最終用戶提供端到端全部重新優(yōu)化的智能存儲(chǔ)平臺(tái)解決方案。”
