文档介绍：存储系统中固态硬盘的应用分析
葛牧天 概要:和传统的机械硬盘相比,固态硬盘具体速度快、不产生碎片、无噪音、能耗低等特点。本文对固态硬盘的这些特点进行了介绍,并简介了固态硬盘在存储系统中的应用方式以及这些应用方式对于存储系统性能的改前市面上的固态硬盘也大多是基于Flash闪存的产品。在基于Flash闪存的固态硬盘中,存储单元又分为两类:分别是多层式存储(MLC,Multi Level Cell)及单层式存储(SLC, Single Level Cell)。MLC的特点是容量大、成本低,但速度相对较慢;而SLC的特点容量小,速度很快、但成本相对较高。MLC的每个单元是2bit的,相对SLC来说整整多了一倍。
固态硬盘的优缺点分析
(1)数据存取速度快。和传统的机械硬盘相比,速度快是固态硬盘最大的优点,固态硬盘没有传统硬盘复杂的机械结构,既没有磁碟,也不存在磁头,因此理论上数据的寻道时间为0,读取速度更不会受到马达转速的限制。因此SSD固态硬盘的读取速度要远远超过传统硬盘更快。目前15000转的高性能服务器用SAS盘的数据传输率大约为150MB/s,而固态硬盘的速度则可以达到并超过300MB/s。至于服务器环境中更为重要的数据随机读取和吞吐量方面,固态硬盘更是达到了SAS盘的10倍性能。(2)不怕震动。存储中的硬盘如果减震措施没有做好,有可能会引发共振,不仅会影响硬盘的寿命,更严重的是威胁数据安全,造成严重后果。相比之下,固态硬盘没有机械结构,工作不会产生震动,其它设备产生的震动也不会对固态硬盘的工作造成影响。(3)无噪音、发热量小。同样的,机械式硬盘的马达高速运转时会生噪音,存储中存在多块硬盘时则噪音会非常明显,马达高速运转带动盘片旋转,不断摩擦空气,产生热量并且不断累积,因此对散热系统有较高要求。固态硬盘得益于自身构造,工作时候不会产生任何噪音,发热量也较小,对散热系统的要求较低。(4)价格高。作为一种新的产品,固态硬盘一个最大的问题就是价格过高,这也是新产品刚面世时的通病。
3 固态硬盘在存储中的部署方式
基于服务器的固态硬盘部署方式
基于服务器的固态硬盘部署方式是目前最流行的一种固态硬盘部署方式。这种方式通常是使用PCI Express(PCI-e)卡的方式和服务器一起部署。目前服务器供应商和存储供应商都提供基于服务器的固态硬盘。从原理上讲,这和处理器直接可以调用大量缓存的概念相同,类似于高速cache,不过其提供方式和管理方式和存储一样。在这种部署方式中,所有的数据直接存放在服务器的固态硬盘中,部署的难度较低且时间开销较小,并且能够最直接的体现固态硬盘的速度优势,不仅固态硬盘本身的速度快,也没有来自于SAN网络设备所产生的延迟。这种方式最适合用于需要频繁读取的大量数据。在这类应用中,采用服务器的固态硬盘部署,可以降低数据库访问延迟达到90%以上,是非常明显的性能提升。
基于存储缓存的部署方式
由于第一种方法的部署成本过高,因此大部分存储系统厂商如EMC、Sun等也推出了一些低成本的解决方案,其本质是将固态硬盘作为存储系统中的缓存来使用,来提高存储的整体性能,这种方式也不会产生任何的兼容性问题。固态硬盘在存储中作为缓存使用时,就好像存储中一块额外的DRAM,通过增加缓存的容