SSD為未來(lái)而生

孫杰賢

“流量一定的情況下，通過(guò)部署SSD技術(shù)，我們的服務(wù)器數(shù)量比用傳統(tǒng)機(jī)械硬盤(pán)的服務(wù)器數(shù)量降低三分之一左右。雖然用SSD硬盤(pán)的成本相對(duì)較高，但由于服務(wù)器數(shù)量的減少，總體采購(gòu)成本降為原來(lái)的1/2，而且SSD硬盤(pán)的運(yùn)維成本也遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)機(jī)械硬盤(pán)?！痹谄婊?60系統(tǒng)部總監(jiān)唐會(huì)軍看來(lái)，經(jīng)濟(jì)因素是他們選擇SSD的最大原動(dòng)力。

當(dāng)然還有一個(gè)考慮，那就是性能因素。去年8月奇虎360推出了360搜索，目前市場(chǎng)份額已經(jīng)增長(zhǎng)到17%左右，這對(duì)服務(wù)器和存儲(chǔ)的沖擊是巨大的。搜索的特點(diǎn)是隨機(jī)IOPS比較高，而這恰恰是SSD技術(shù)性能最突出的地方，大約是傳統(tǒng)機(jī)械硬盤(pán)的500-1000倍。用唐會(huì)軍的話來(lái)說(shuō)，搜索業(yè)務(wù)和SSD是天作之合。目前，奇虎360部署的SSD硬盤(pán)數(shù)量已經(jīng)超過(guò)2萬(wàn)多塊。

事實(shí)勝于雄辯

SSD即固態(tài)硬盤(pán)，也稱(chēng)作電子硬盤(pán)，是由控制單元和固態(tài)存儲(chǔ)單元組成的硬盤(pán)。固態(tài)硬盤(pán)的存儲(chǔ)介質(zhì)分為兩種，一種是采用閃存（FLASH芯片）作為存儲(chǔ)介質(zhì)，另外一種是采用DRAM作為存儲(chǔ)介質(zhì)。采用FLASH芯片作為存儲(chǔ)介質(zhì)的SSD硬盤(pán)，數(shù)據(jù)保護(hù)不受電源控制，能適應(yīng)于各種環(huán)境，但是使用年限不高，適合于個(gè)人用戶使用。采用DRAM作為存儲(chǔ)介質(zhì)的SSD硬盤(pán)被絕大部分操作系統(tǒng)的文件系統(tǒng)工具進(jìn)行卷設(shè)置和管理，并提供工業(yè)級(jí)的PCI和FC接口用于連接主機(jī)或者服務(wù)器，可以陣列使用。由于固態(tài)硬盤(pán)沒(méi)有普通硬盤(pán)的機(jī)械結(jié)構(gòu)，也不存在機(jī)械硬盤(pán)的尋道問(wèn)題，因此系統(tǒng)能夠在低于1ms的時(shí)間內(nèi)對(duì)任意位置存儲(chǔ)單元完成輸入/輸出操作。存取速度快，這是固態(tài)硬盤(pán)最大的優(yōu)點(diǎn)，無(wú)論是啟動(dòng)系統(tǒng)還是運(yùn)行大型軟件，固態(tài)硬盤(pán)的速度相比主流的機(jī)械硬盤(pán)有了質(zhì)的飛躍。此外，小巧輕便也是SSD硬盤(pán)的突出優(yōu)勢(shì)。

對(duì)于SSD硬盤(pán)與傳統(tǒng)機(jī)械硬盤(pán)的孰優(yōu)孰劣的爭(zhēng)論此前一直存在，不少人鑒于SSD在容量、壽命和可靠性等方面的劣勢(shì)而斷定SSD難以有所作為，然而事實(shí)勝于雄辯。SSD已經(jīng)從零散的民用市場(chǎng)全面進(jìn)入大規(guī)模企業(yè)級(jí)商用領(lǐng)域，奇虎360便是一個(gè)很好的案例，當(dāng)然這樣的案例還很多。

藍(lán)汛是中國(guó)領(lǐng)先的專(zhuān)業(yè)CDN服務(wù)提供商，視頻的爆發(fā)也讓藍(lán)汛的存儲(chǔ)需求驟增，比原來(lái)多了上百倍。藍(lán)汛在全國(guó)大概有500多個(gè)節(jié)點(diǎn)，在每個(gè)節(jié)點(diǎn)有超過(guò)100個(gè)T的存儲(chǔ)能力。面對(duì)如此之大的存儲(chǔ)需求，硬盤(pán)成為分發(fā)節(jié)點(diǎn)的最大瓶頸，傳統(tǒng)機(jī)械硬盤(pán)150左右的IOPS很難應(yīng)對(duì)大規(guī)模的并發(fā)訪問(wèn)。于是藍(lán)汛與英特爾合作引入SSD技術(shù)。在單盤(pán)對(duì)比上看，傳統(tǒng)機(jī)械硬盤(pán)只有150IOPS，而SSD能達(dá)到3萬(wàn)以上的IOPS，這種變化顯然是革命性的。在至強(qiáng)E5處理器與SSD的配合下，藍(lán)汛單個(gè)服務(wù)器處理性能較以往提升了5倍以上。性能提升的同時(shí)，響應(yīng)時(shí)間也隨之縮短，傳統(tǒng)硬盤(pán)的讀響應(yīng)時(shí)間為5-13ms，而SSD的響應(yīng)時(shí)間只有0.5ms，十幾毫秒的提升足以讓藍(lán)汛在與其他CDN廠商的競(jìng)爭(zhēng)中搶占先機(jī)。SSD雖然存在寫(xiě)入壽命的問(wèn)題，但是在過(guò)去一年的測(cè)試和計(jì)算后得出的結(jié)論是：以藍(lán)汛的業(yè)務(wù)類(lèi)型，單塊SSD完全具備10以上的使用壽命。

奇虎360和藍(lán)汛這兩個(gè)案例可以全面充分地說(shuō)明，SSD是完全能夠勝任苛刻的企業(yè)級(jí)運(yùn)營(yíng)環(huán)境要求的。

主流地位已定

曾有市場(chǎng)調(diào)研公司預(yù)測(cè)，2013年全球SSD市場(chǎng)的增長(zhǎng)將會(huì)達(dá)到64%，許多人對(duì)此嗤之以鼻，認(rèn)為預(yù)測(cè)過(guò)于大膽。而實(shí)際上，截至今年6月，全球SSD市場(chǎng)增長(zhǎng)了90%，中國(guó)市場(chǎng)更是取得100%的增長(zhǎng)，這讓許多人大跌眼鏡。而在英特爾公司非易失性存儲(chǔ)器解決方案事業(yè)部市場(chǎng)總監(jiān)Peter K. Hazen看來(lái)，SSD的異軍突起是意料之中的事情，因?yàn)閮r(jià)值決定存在。他說(shuō)：“今天的數(shù)據(jù)爆炸為數(shù)據(jù)中心專(zhuān)業(yè)人士帶來(lái)了巨大的存儲(chǔ)挑戰(zhàn)，高延遲和緩慢的存儲(chǔ)I/O會(huì)削弱數(shù)據(jù)中心為大數(shù)據(jù)或云計(jì)算應(yīng)用提供快速、低延遲數(shù)據(jù)訪問(wèn)的能力。新一代的SSD技術(shù)可打破數(shù)據(jù)中心固態(tài)盤(pán)面臨的各個(gè)方面的限制，其快速、一致的性能，強(qiáng)大的數(shù)據(jù)保護(hù)功能和高耐用性，能夠幫助 IT 專(zhuān)業(yè)人員落實(shí)其要求最為嚴(yán)苛的技術(shù)規(guī)劃。2011年我們?cè)谄髽I(yè)級(jí)固態(tài)盤(pán)里市場(chǎng)份額是25%，而2012年已經(jīng)增長(zhǎng)到44%，所以對(duì)于SSD今年的大爆發(fā)是完全可以預(yù)見(jiàn)的?！?/p>

SSD存儲(chǔ)的主流地位基本已定，根據(jù)相關(guān)調(diào)研，國(guó)內(nèi)許多企業(yè)已經(jīng)開(kāi)始規(guī)模部署SSD硬盤(pán)以用于改善服務(wù)器的性能，有的企業(yè)在新服務(wù)器部署時(shí)，如果沒(méi)有相應(yīng)的SSD硬盤(pán)，他們甚至?xí){(diào)整服務(wù)器部署時(shí)間。但是， SSD還存在這樣一個(gè)問(wèn)題，那就是接口速率的問(wèn)題。

上面提到，SSD的核心優(yōu)勢(shì)是低延時(shí)和高速率，但是這一優(yōu)勢(shì)的發(fā)揮還取決于硬盤(pán)接口。當(dāng)今最主流的存儲(chǔ)系統(tǒng)使用的是第二代SATA和SAS接口，它們的傳輸速率在300MB/s左右。第三代SATA和SAS將其速度提高到了600MB/s，這樣的速率足以支撐最快的機(jī)電驅(qū)動(dòng)器，然而最新的NAND閃存配置和疊層芯片封裝技術(shù)能傳輸?shù)木酆祥W存帶寬超過(guò)了SATA 和 SAS互聯(lián)后的傳送能力。也就是說(shuō)SSD的性能短板從閃存設(shè)備轉(zhuǎn)移到了硬盤(pán)接口，而解決的辦法是PCIe。

PCIe是最新的總線和接口標(biāo)準(zhǔn)，是由英特爾提出的下一代I/O接口標(biāo)準(zhǔn)，主要優(yōu)勢(shì)就是數(shù)據(jù)傳輸速率高，比如16X 2.0版本可達(dá)到10GB/s，而且還有相當(dāng)大的發(fā)展?jié)摿?。因此，PCIe這樣的接口顯然能解決多通路閃存系統(tǒng)的帶寬問(wèn)題，而且還具備了更多的性能優(yōu)勢(shì)。PCIe +SSD不僅可以提高應(yīng)用程序的速度的同時(shí)還降低了每IOPS成本。與此同時(shí)，將存儲(chǔ)器移至PCIe連接會(huì)給系統(tǒng)開(kāi)發(fā)者帶來(lái)更多的挑戰(zhàn)，那就是軟件兼容性的問(wèn)題，當(dāng)然這無(wú)法阻止PCIe +SSD這對(duì)黃金搭檔的發(fā)展勢(shì)頭，因?yàn)槟壳笆袌?chǎng)上還沒(méi)有更好的解決方案。

唐會(huì)軍也認(rèn)為PCIe +SSD的組合是完美的，但同時(shí)指出，企業(yè)在選擇何種接口形式的SSD硬盤(pán)時(shí)應(yīng)該根據(jù)自己的具體需求來(lái)定?！癙CIe代表大容量、高速率和低時(shí)延，但成本也相對(duì)較高，而且整個(gè)產(chǎn)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)不是很完善，因此合適的才是最好的”。