原標(biāo)題：NAND SSD已遇瓶頸 如何讓企業(yè)級存儲性能更高、成本更可控？

盡管基于NAND閃存的SSD仍然是存儲產(chǎn)品中的主力，但人們發(fā)現(xiàn)就如當(dāng)年的HDD機械硬盤一般，NAND SSD也漸漸步入了它的技術(shù)瓶頸期，即便是采用規(guī)格更好、容量更大的NAND SSD，在對隨機讀寫性能要求更高的企業(yè)級存儲應(yīng)用中，最終所表現(xiàn)出的傳輸速度、延遲乃至QoS都難以獲得明顯的改變。更糟的是，在很多應(yīng)用場景下，用戶需要購買數(shù)TB的企業(yè)級SSD才能達到預(yù)期的性能指標(biāo)，成本非常高。那么有沒有什么辦法能讓企業(yè)級存儲既擁有更高的性能，同時還能控制成本，具備更高的性價比呢？答案顯然是“YES”，但必須采用基于新型介質(zhì)的存儲產(chǎn)品，如英特爾在近年來推出的傲騰存儲產(chǎn)品。

傲騰介質(zhì)具有支持就地寫入、位尋址、低延遲三大新特性

傲騰固態(tài)盤不會像HDD、NAND SSD那樣因為容量的增長，其每IOPS/TB性能反而不斷下降，而是在容量增加的同時，繼續(xù)向用戶輸出高IOPS性能。

基于傲騰介質(zhì)的傲騰持久內(nèi)存、傲騰固態(tài)盤具有諸多新特性。首先是它支持就地寫入，寫入前不需要進行數(shù)據(jù)擦除。不像普通NAND閃存存在讀-修改-寫這個過程，因此它的寫性能遠好于傳統(tǒng)NAND固態(tài)盤。其次是傲騰技術(shù)支持位尋址，可以提供超低的延遲，可以做到微秒級別。此外新介質(zhì)大幅提升了傲騰產(chǎn)品的壽命，英特爾傲騰固態(tài)盤可以支持多達60個DWPD（每日全盤寫入次數(shù)），而高端NAND固態(tài)盤一般也只能支持最多3個DWPD左右。那么在企業(yè)級存儲上，擁有更好性能的傲騰產(chǎn)品能有怎樣的作為呢？

覆蓋A、C、T三大用途 完全滿足企業(yè)級存儲應(yīng)用

傲騰產(chǎn)品主要用于加速、緩存、應(yīng)用分層三個方面，簡稱ACT。

目前傲騰產(chǎn)品在企業(yè)級存儲上的作用主要可以總結(jié)為ACT三個方面：A（Accelerating，加速）、C（Caching，緩存）、T（Tiering，促進應(yīng)用分層）。在A加速方面，英特爾傲騰的內(nèi)存技術(shù)通過部署在更靠近計算的一端，能夠加速某些重內(nèi)存的使用場景。針對存儲，把一些熱數(shù)據(jù)或需要加速的數(shù)據(jù)置于英特爾傲騰固態(tài)硬盤中，可以進一步提升處理的速度。在C緩存方面，由于 Cache中的數(shù)據(jù)需要經(jīng)常刷新，因此兼具耐久性和高壽命的傲騰介質(zhì)在Cache寫操作數(shù)據(jù)量的場景下具有很大優(yōu)勢。在T分層方面，英特爾傲騰能夠?qū)崿F(xiàn)分層智能存放熱數(shù)據(jù)，改變固有的使用SATA SSD存放冷熱數(shù)據(jù)的方案，從而在延遲上實現(xiàn)大幅提升。

傲騰產(chǎn)品具備高IOPS、長壽命、低延遲，更好的QoS四大特性

英特爾傲騰產(chǎn)品能同時滿足這三大用途的關(guān)鍵還是在于它具備高IOPS、長壽命、低延遲，更好的QoS四大特性。舉例來說在一個70%讀、30%寫混合使用場景下，傲騰固態(tài)盤P4800X的IOPS可以達到英特爾傳統(tǒng)NAND固態(tài)盤P4610的3倍，壽命可達到其5倍以上，QoS高出了16倍，而延遲只有P4610的20%。接下來還是讓我們通過實際案例，分別舉例說明。

加速數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù) 提升性能、降低成本

傲騰固態(tài)盤主要可以用來加速訪問五類“數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)”

首先在用于加速時，傲騰固態(tài)盤主要可以加速那些需要頻繁高速使用，描述文件類型、文件大小、文件日期的元數(shù)據(jù)；伴隨主文件操作實時產(chǎn)生，速率很高、頻度很高的日志、Journal類數(shù)據(jù)，以及一些臨時文件、Index索引等五類數(shù)據(jù)。簡單來說這五類數(shù)據(jù)就是“數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)”，一般容量不會太大，但需要一個更快的存儲器來對它們進行快速訪問，畢竟如果找到這些數(shù)據(jù)都很慢的話，那么用戶要找到這些數(shù)據(jù)之下的核心數(shù)據(jù)就更慢了。目前產(chǎn)生這五類數(shù)據(jù)的典型應(yīng)用有Ceph、RocksDB等等。

在實際的Ceph應(yīng)用場景中，傲騰加速盤的應(yīng)用可以有效減少節(jié)點數(shù)，降低延遲，并大幅削減三年使用成本。

使用傲騰固態(tài)盤加速Ceph對象存儲后，其性能也有全方位的大幅提升。

而在加速Ceph對象存儲時，與使用英特爾P4610 TLC SSD對HDD進行加速的配置相比，使用傲騰固態(tài)盤對HDD進行加速的配置也有明顯的優(yōu)勢。如在QPS每秒鐘訪問性能上，傲騰固態(tài)盤P4800X+HDD的性能是P4610 SSD+HDD的2.2倍，在讀取帶寬上更達到了后者的近10倍，同時其訪問延遲也只有后者的約60%。

替換NAND固態(tài)盤 傲騰更適合用于緩存

目前緩存的作用主要有直寫、寫回、寫緩存、讀緩存四類，面向vmware vSAN、微軟的Azure、Cisco HyperFlex等企業(yè)級應(yīng)用。

在vmware vSAN案例中將用于緩存的英特爾P4610 TLC SSD替換為兩塊傲騰固態(tài)盤P4800X 375GB后，系統(tǒng)的各項讀寫性能、延遲也都有明顯提升，對寫入性能的提升效果尤其明顯。

除了加速，在vmware vSAN、微軟的Azure、Cisco HyperFlex等企業(yè)級應(yīng)用中還需用到緩存。目前緩存的作用主要有直寫、寫回、寫緩存、讀緩存四類。同樣在之前的一些配置中，用戶往往使用傳統(tǒng)的TLC SSD作緩存，如在這個vmware vSAN案例中用戶采用兩塊1.6TB的英特爾P4610 TLC SSD作緩存，而在將緩存替換為兩塊傲騰固態(tài)盤P4800X 375GB后，系統(tǒng)在75%讀、25%寫或25%讀、75%寫環(huán)境下的隨機4KB性能都提升了134%以上，同時隨機4KB讀寫延遲也降低了55%～61%，此外采用傲騰固態(tài)盤進行緩存的系統(tǒng)在純粹的隨機4KB寫入性能上有近60%的提升，在順序?qū)懶阅芊矫嬉灿?0.09%左右的提升，可以說進步是全方位的，對寫入性能的提升效果尤其明顯。除了性能，可以看到盡管相同容量下傲騰固態(tài)盤的售價高于NAND SSD，但在實際應(yīng)用中，只需兩塊375GB傲騰固態(tài)盤就能取得比兩塊1.6TB TLC SSD還好得多的效果，因此采用傲騰固態(tài)盤并不會增加用戶的使用成本，反而能提升系統(tǒng)的性價比。此外需要注意的是，不管緩存用于讀還是寫，里面經(jīng)常都需要刷新存放新的數(shù)據(jù)，因此對緩存的寫壽命要求其實也是很高的，所以壽命更高的傲騰固態(tài)盤更適合用作緩存。

熱數(shù)據(jù)放傲騰 存儲效率高得多

用戶產(chǎn)生的數(shù)據(jù)一般分為熱數(shù)據(jù)、溫數(shù)據(jù)和冷數(shù)據(jù)等3個不同層次

最后再讓我們看看傲騰固態(tài)盤在T（Tiering，應(yīng)用分層）中的使用情況。在實際存儲中，用戶的數(shù)據(jù)往往分為熱數(shù)據(jù)、溫數(shù)據(jù)和冷數(shù)據(jù)等3個不同層次。一般而言熱數(shù)據(jù)與溫數(shù)據(jù)都是需要立即處理或經(jīng)常訪問的數(shù)據(jù)，要求用戶采用高性能存儲設(shè)備以實現(xiàn)快速訪問，而冷數(shù)據(jù)則是不經(jīng)常訪問的數(shù)據(jù)。常見的分層存儲方案包括NUTANIX、PowerMax、Storwize、Hardoop、DDN等，接下來我們就以Hardoop為例，向大家介紹傲騰固態(tài)盤參與分層存儲能起到什么作用。

將熱數(shù)據(jù)單獨存放在傲騰固態(tài)盤里可以為存儲系統(tǒng)帶來更低的訪問延遲，更高的使用壽命，避免HBA控制器對性能產(chǎn)生影響。

在這個Hardoop案例中，用戶之前采用HBA控制器連接SATA SSD來存放所有的熱數(shù)據(jù)與冷數(shù)據(jù)。而在采用傲騰固態(tài)盤的方案里，我們將YARN TEMP數(shù)據(jù)全部取出，單獨存放在傲騰固態(tài)盤里。YARN TEMP是一類典型的熱數(shù)據(jù)，修改訪問頻率非常高，但最終也會落盤進行持久存儲。其他冷數(shù)據(jù)則繼續(xù)通過HBA控制器存放在SATA固態(tài)盤中。經(jīng)過這樣的改動后，數(shù)據(jù)的訪問延遲得到大幅降低，吞吐量得到有效提升。同時整個存儲系統(tǒng)的寫入壽命也有明顯改善，不再受限于SATA固態(tài)盤每天只能執(zhí)行0.7～1DWPD寫入量的限制。此外，HBA控制器或RAID控制器因為僅存放冷數(shù)據(jù)，所以它們不會拖累、影響系統(tǒng)訪問熱數(shù)據(jù)的性能，這樣一來Hardoop集群的存儲性能就能獲得很大提升。

將熱數(shù)據(jù)單獨存放在傲騰固態(tài)盤里，可以有效大幅增加工作效率、吞吐量，并將性價比提升19%。

比如在實際的TeraSort應(yīng)用場景下，任務(wù)的完成時間從之前的19分20秒縮短到13分48秒，任務(wù)消耗時間減少了28%。在執(zhí)行TeraSort負載的吞吐量則從736MB/s提升到1032MB/s，提升幅度達40%。當(dāng)然更值得關(guān)注的是，經(jīng)過以上改進后的性價比也得到了明顯提升。以“吞吐量/總成本”進行對比，改進后用戶每一美元所能買到的吞吐量比改進前每一美元能買到的吞吐量提升了19%。顯然加入傲騰存儲產(chǎn)品后，在T（Tiering，應(yīng)用分層）中也能為用戶同時帶來性能提升、性價比更高的好處。

綜合以上A（Accelerating，加速）、C（Caching，緩存）、T（Tiering，促進應(yīng)用分層）三類常見用途實例來看，用戶只需要簡單地替換NAND SSD或加入傲騰固態(tài)盤就能獲得更高的性能，并有效控制成本。顯然，當(dāng)NAND SSD遭遇技術(shù)瓶頸時，采用像傲騰固態(tài)盤這類基于新型存儲介質(zhì)，并在實際應(yīng)用中表現(xiàn)突出的產(chǎn)品就是企業(yè)提升生產(chǎn)效率、降低成本的高效利器。

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