單純由Flash存儲器組成的固態磁盤陣列仍太過昂貴,因此目前主流的Flash存儲器企業存儲應用,都采用Flash存儲器搭配傳統硬盤的混合式架構,又分為充當分層存儲中的高速層,以及充當輔助DRAM的第二層磁盤快取等兩種主要應用形態。
隨著以NAND Flash存儲器為基礎的固態硬盤(SSD)價格逐漸降低,固態存儲裝置的應用范圍也逐漸擴大,除了作為高端筆記本電腦或高端服務器的內接磁盤外,也開始被應用到企業級外接存儲設備上。
分層存儲中的高速層
由于個別廠商產品定位、架構等方面的差異,目前SSD在外接存儲設備上的應用形成了3種型態:
純粹的固態式磁盤陣列:以Flash存儲器作為存儲介質,搭配DRAM磁盤快取存儲器組成純固態磁盤陣列,借以擺脫傳統硬盤搜索回應時間的瓶頸,供對IOPS能效有特殊需求的用戶使用。
分層存儲中的高速層:利用SSD取代過去的1.5萬轉硬盤,作為分層存儲機制中的高速存取層,用以存放存取頻率最高的“熱點”數據。
Flash磁盤快取存儲器:利用Flash存儲器作為第2層的磁盤快取存儲器,輔助DRAM構成的第1層磁盤快取存儲器。
很久以前,就已有廠商推出以DRAM為基礎的高速固態磁盤陣列,但為了將數據長期存放在屬于揮發性存儲器的DRAM上,必須搭配以復雜的電源供應與備份機制,而NAND Flash存儲器與SSD的速度雖然比不上DRAM,但能作為一種成本相對較低、且為非揮發性的固態存儲介質,因此DRAM+ Flash存儲器的組合很快便成為純固態式磁盤陣列的主要型式。盡管如此,純固態磁盤陣列的成本仍非常高昂,而且為了確保足夠的能效,往往還需搭配使用非主流的主機端傳輸介面,如InfiniBand或PCI-e等,以致限制了應用領域。
在成本考量下,相比于純固態式的存儲系統,混合使用NAND Flash存儲器與傳統硬盤的混合存儲系統,顯然更為實用的多。因此當前Flash存儲器/SSD硬盤在企業存儲設備中的主流應用,便是另外兩種型態-即分層存儲與第2層磁盤快取存儲器,由此也形成了兩大陣營。
分層存儲中的SSD
分層存儲是個由來已久的作法,可按存取時間或存取頻率區分,將數據分別存放到不同存取速度/成本的存儲介質上,從而在存取能效與成本間取得較佳的平衡。
分層操作可以手動方式執行,也可以軟件程序自動執行,但考慮到企業存儲環境的復雜性、管理人員的操作負擔,以及因應存取行為變化、即時調整數據分布組態以達到最佳化分層效果的要求,任何非自動化的分層存儲管理,在實務上都是難以執行的,唯一的選擇就只有自動化分層存儲。
早期的自動化分層存儲產品多半是針對特定應用程序(最常見的是郵件),且采獨立部署的軟件形式,搭配不同的存儲裝置運作(如磁盤陣列與磁帶等)。不過Compellent、3PAR等廠商,在2005年前后推出了整合在磁盤陣列控制器中的自動分層存儲技術,把分層存儲整合在存儲設備底層,成為一種與前端應用程序無關、適用范圍更廣的分層存儲應用型態。
分層式存儲的目的,是利用不同能效/價格的存儲設備組成存儲系統,借以適應前端不同應用的需求,讓關鍵應用使用高能效存儲裝置,非關鍵應用則使用能效較低但也較廉價的存儲裝置,以便在控制存儲成本的同時,又確保關鍵應用可獲得必要的能效。
在SSD普及之前,通常是以不同轉速的硬盤來構成存儲分層,典型如:第1層:能效最高、但單位容量價格也最貴的1.5萬轉FC或SAS介面硬盤。第2層:能效與單位容量價格中等的1萬轉FC或SAS介面硬盤。第3層:能效最低、但單位容量價格也便宜的7,200轉SATA介面硬盤。
隨著固態硬盤的逐漸普及,也改變了傳統的存儲分層區分,由固態硬盤取代1.5萬轉硬盤的第1層地位,或是在原有第1層之上,增加一個能效更高的第0層。