作者：Kimberly Robinson，LSI公司性能工程師
隨著固態硬盤技術的出現、高速易失性存儲器成本的縮減、SATA 的低成本以及 SAS 的可靠性，新存儲技術的優化組織和集成變得更加困難。 存在將頻繁訪問的“熱”數據放置在延遲較低、速度更快的介質上，同時將很少訪問的數據留在延遲較高、成本較低的介質上的機會。
有了可供 IT 存儲專業人員使用的所有這些選擇，就有了巨大的機會來創新地使用成本、性能和容量指標來確定用戶數據的理想位置。 本文將討論存儲分層如何顯著提高混合存儲環境中的性能和可靠性，補充和增強主機操作系統緩存，同時優化成本。
今天的服務器提供許多不同的功能，雖然我們可以概括，但每個應用程序都會產生自己獨特的工作負載特徵。 此外，性能需求取決於當前負載和任何 QOS 要求。 雖然存儲環境比以往任何時候都有更多的選擇，允許更好的定制，但同時它們增加了更多的複雜性並使存儲性能容量規劃更加困難。 性能容量規劃需要了解應用程序 I/O 特徵、容量和性能增長要求、磁盤和存儲性能特徵、數據保護需求以及公司預算。
更多選項 = 更多控制
現代存儲控制器有大量選項：新的和復合的 RAID 類型、高級功能、高級緩存選項以及適合各種預算的硬件卸載變體。 當今先進的嵌入式處理器使智能存儲控制器的功能更加強大，使它們能夠隨著新技術的出現擴展其功能並進行轉型。
磁盤技術在新選擇的繁榮中也不例外。 串行連接 SCSI (SAS) 旨在集成 SATA 和 SAS，因此可以結合這兩種接口，根據個人成本和性能需求創建自定義存儲後端。 SATA 的受歡迎程度主要在於其出色的單位容量成本指標，但從性能的角度來看，它提供的整體性能最低。 SAS 提供了更高的性能和更高的可靠性，但成本更高。 另一種選擇是採用 SATA 和 SAS 接口的固態硬盤 (SSD) 技術。 SSD 提供了比旋轉介質高得多的隨機性能，但價格更高。
增加複雜性的是不同 RAID 類型的性能結果。 針對您的工作負載進行優化需要了解您的特定 I/O 特徵，並知道如何根據您的可用性需求將其映射到理想的 RAID 類型。
如果我們關注 RAID 10，您可以清楚地看到某些磁盤類型更適合不同的應用程序，SSD 的平均成本比 6.5K RPM 15Gb SAS 驅動器高出約 6 倍。 然而，並非所有應用程序都能將實際性能提高 6.5 倍。
每個 IT 專業人士可能都曾經問過這樣一個問題：“需要多少個旋轉磁盤才能提供與高性能 SSD 相同的性能？” 這是一個很好的思考過程，但在現實世界中，很可能在任何給定時間只能訪問實際存儲容量的一部分。 幾十年來，緩存架構都是基於這個假設成功設計的。 如果您可以使用具有不同成本和性能特徵的不同存儲介質來構建您的存儲會怎樣？
太難了
存儲供應商認識到，隨著非統一媒體架構的流行，分層提供了世界上最好的。 存儲分層是一個簡單的概念； 將最常用的數據放在最快的可用介質上，而將冷數據放在較慢的介質上。 分層與緩存的不同之處在於，所有參與的邏輯磁盤的容量都可以用於用戶數據存儲。 雖然這不是一個新概念，傳統上也不是存儲智能的一部分，但SSD的顛覆性技術帶來了新的機遇。
讓我們看一個存儲分層如何在數據庫環境中提供幫助的示例。 ACME 公司正在設計一個新的 SQL Server，根據他們過去的經驗，他們知道以下信息。
- 4 TB 存儲空間
- 3% 是熱的（~ 125GB）並且在 65% 的時間內被訪問。
- 6% 間歇訪問 (~250GB) 25% 的時間
- 剩下的總和是 10% 的時間訪問的冷數據。
- 數據庫以 8KB 大小訪問，讀寫比約為 2:1。
- 八個插槽可用於磁盤。
讓我們達到 4TB 的理想成本敏感型解決方案是創建一個邏輯設備，為每一層數據提供所需的性能解決方案，包括每秒 I/O 和響應時間。
讓我們考慮同質磁盤的替代方案。
以下是三種存儲基礎架構選項的總結比較。 顯然，分層選項不僅降低了每個數據庫事務的成本，而且產生的 IOPs 能力是純 SATA 解決方案的六倍多，是純 SAS 解決方案的三倍多，容量也比其他方案大。
許多解決方案可以基於性能、成本、容量或房地產限制來構建。 這只是一個清楚地突出了分層解決方案的成本優勢的例子。 當然，這可以手動完成，前提是：您已經確切知道哪些文件將被高度利用； 有能力將它們物理分離到不同的媒體上； 並且熱數據不是瞬態或動態的。
存儲分層的優點和缺點
存儲分層提供了世界上最好的。 通過利用多種類型的媒體，可以優化成本和性能，並且可以節省以前的服務器空間。 考慮一下——要在分層示例中實現相同數量的數據庫 IOP，將需要超過 XNUMX 個 SATA 驅動器，從而顯著增加功率和機架空間要求。 智能分層可以實現動態環境，在這種環境中，頻繁訪問的數據會連續自動地放置在最快的媒體上。 甚至可以將最關鍵的數據放在高可用性卷上，或者可以將地理位置遙遠的站點訪問的數據複製到本地存儲設施。
儘管分層有好處，但也有一些缺點需要考慮。 雖然識別和正確存儲熱數據的工作是自動完成的，但是構建一個滿足您當前和不斷增長的需求的合適的存儲子系統仍然應該由存儲專業人員定制設計。 另一個潛在的缺點是，在存儲分層模型下，雖然邏輯卷將顯示為單個磁盤，但該卷可能會跨多個物理磁盤組。 通過使用硬件 RAID 保護，可以降低數據丟失的可能性。
我們正處於技術完美風暴的時代：存儲容量需求急劇增加，磁盤選項比以往任何時候都多，數字業務交易的日益普及帶來更高的性能需求，處理密度不斷增加，以及對我們最重要的信息進行更好保護的需求寶貴的資產，數據。 分層使您能夠在一個捆綁包中充分利用低成本 SATA 存儲成本、企業 SAS 的安全性和可靠性以及 SSD 的高性能。
Kimberly Robinson是LSI公司Engenio儲存部門的效能工程師。她從事為主要OEM廠商優化企業儲存解決方案的工作已有十餘年。
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