基于閃存的固態(tài)盤（SSD）正在成為企業(yè)存儲用戶的一個大難題；和我一起工作的很多用戶出于很多原因正打 算采用這種新型“Tier 0”數(shù)據(jù)存儲，可能這些原因非常簡單，比如每瓦IOPS、每單位成本IOPS、（或者對于某些應(yīng)用來說）每GB/s存儲的帶寬。
相比傳統(tǒng)磁盤存儲來說，固態(tài)盤有很多缺點，到目前為止最大的缺點恐怕就是成本了。有人說，因為閃存固態(tài)盤的出現(xiàn)，旋轉(zhuǎn)硬盤很快將成為歷史，但我認(rèn)為這在短期內(nèi)是不太可能發(fā)生的，即使發(fā) 生了，取代了旋轉(zhuǎn)硬盤的設(shè)備也不會是基于閃存的，并且不會在這個十年結(jié)束之前出現(xiàn)。廠商們說磁帶將走向滅亡已經(jīng)說了20多年了， 但是磁帶至今仍然在數(shù)據(jù)保護(hù)策略中扮演著重要的角色?？瓷先ニ坪醵鄬哟鎯⒁恢贝嬖?。
這是關(guān)于閃存固態(tài)盤部署系列文章的第一篇，將談到適用于閃存的應(yīng)用，以及一些用于部署的文件系統(tǒng)和其他等問題。第二篇文章將談到硬件問題，第三篇將談一談固態(tài)盤設(shè)計和所使用的SAS以及RAID控制器。
適用于固態(tài)盤的應(yīng)用
我們都知道，高IOPS架構(gòu)有利于數(shù)據(jù)庫等應(yīng)用，但是當(dāng)你嘗試向架構(gòu)中引入閃存固態(tài)盤的時候你應(yīng)該考慮些什么？
對于應(yīng)用來說，固態(tài)盤真正的好處包括小塊I/O請求的延遲。現(xiàn)在，大多數(shù)企業(yè)級固態(tài)盤很輕松地就可以保持40000的讀取IOPS和30000的寫入IOPS，而最 快的2.5英寸1.5萬轉(zhuǎn)硬盤只能做250個隨機IOPS。當(dāng)然，你需要硬件來實現(xiàn)這一性能，后面的第二篇文章我們將談到這個問題。
顯然使用密集的數(shù)據(jù)庫可以從固態(tài)盤技術(shù)中獲益，最突出的要算數(shù)據(jù)庫索引了，其次是數(shù)據(jù)庫日志文件。這些文件一般要 比表格空間小，而且通常是保存在1.5萬轉(zhuǎn)硬盤中的，甚至經(jīng)常受到性能方面的限制。像iostat這樣的性能工具、sar和其他等性能監(jiān)控工具通常被用于 評估與這些設(shè)備相連接的LUN附加存儲的延遲。
盡管閃存存儲相比旋轉(zhuǎn)磁盤來說仍然是非常昂貴，但是了解閃存所能帶來的潛在好處是非常關(guān)鍵的。如果你的設(shè)備上有較大型的命令隊列，而且每個命令 的延遲較高，那么也許你的數(shù)據(jù)庫比較適合于使用閃存存儲。
閃存的文件系統(tǒng)難題
另外一個新出現(xiàn)可利用閃存的潛在領(lǐng)域就是文件系統(tǒng)元數(shù)據(jù)。現(xiàn)在有很多文件系統(tǒng)是將數(shù)據(jù)與元數(shù)據(jù)分離開來的，這樣我們就可以把元數(shù)據(jù)保存在固態(tài)盤上。這種類型的文件系統(tǒng)將變得越來越普遍。順便說一下，當(dāng)我與文件系統(tǒng)設(shè)計者交流，或者我自己設(shè)計文件系統(tǒng)的時候，我個人比較推崇這種文件系統(tǒng)。這種方法很有意義，因為元數(shù)據(jù)通常有不同的訪問模式。除了文件系統(tǒng)元數(shù)據(jù)以外，與數(shù)據(jù)庫一樣，對于那些有日志的文件系統(tǒng)來說，這些文件系統(tǒng)的日志也適合保存在固態(tài)盤中。
對于大多數(shù)閃存固態(tài)盤來說，最大的問題之一就是它們的讀寫限制在4096字節(jié)范圍內(nèi)。你可能會認(rèn)為這 并不算是個問題，因為索引節(jié)點大多數(shù)是512字節(jié)的，而且就我所知文件系統(tǒng)元數(shù)據(jù)的分配通常是成對的。這時候出現(xiàn)的問題我們通常稱之為文件系統(tǒng)超級塊（superblock）。超級塊包括關(guān)于文件系統(tǒng)的基本信息：用于文件系統(tǒng)的卷和位置，配置和可調(diào)節(jié)的大小，分配映射表和其他關(guān)鍵數(shù)據(jù)的不同種類。一 些文件系統(tǒng)不會將超級塊設(shè)定在4096字節(jié)。這對于緩存大小固定的RAID控制器來說 顯然是一個問題，而且對于閃存設(shè)備也是一樣的。這并不是說性能十分糟糕，但是對于大多數(shù)企業(yè)級閃存設(shè)備來說，在4096字節(jié)的限制基礎(chǔ)上進(jìn)行調(diào)整和讀寫性能降低達(dá)50%已經(jīng)是很不錯 的了。這要比磁盤好多了，但是對于一種高成本設(shè)備來說，為什么要浪費那50%的性能呢？
對于我們這些有幸擁有足夠預(yù)算為文件系統(tǒng)購買固態(tài)盤的人們來說，你需要考慮文件系統(tǒng)調(diào)節(jié)參數(shù)。有些文件系統(tǒng)的配置是允許超過64KB的，那么使用大型配置對于基于磁盤的文件系統(tǒng)來說是有利的，而且你可以為浪費空間買單。因此，如果你的配置是1MB，在 磁盤上保存了很多大容量文件和一些小容量文件，每個文件的大小都在幾MB，那么犧牲小型文件的空間但是有效地配置大型文件，這樣你就不需要遵循以往針對大 型文件的常規(guī)配置。固態(tài)盤能夠起到幫助作用，因為元數(shù)據(jù)的分配開銷很小，因此遵循常規(guī)分配方式往往不會影 響到性能。盡管固態(tài)盤空間的成本很高，但是當(dāng)你既有大型文件又有小型文件的時候使用大型分配方式并沒 有太大意義。按照最小的文件那樣進(jìn)行分配，這樣就不會浪費寶貴的固態(tài)盤空間。例如，我的筆記本電腦使用了固態(tài)盤，我設(shè)置NTFS為1024字節(jié)，而不是默認(rèn)的4096字節(jié)，因為我知道我有很 多小型文件。
其他固態(tài)盤軟件問題
當(dāng)利用閃存固態(tài)盤設(shè)備滿足高IOPS需求的時候，你還要考慮到其他一些軟件規(guī)劃的問題。例如，如 果你在固態(tài)盤上將元數(shù)據(jù)分為文件系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫，那么你的備份和找回程序需要能夠訪問固態(tài)盤。有時候這些程序有一些認(rèn)證的硬件，那么你需要確保固態(tài)盤是支持這些硬件的。
到目前為之最大的問題恐怕就是你需要多大的空間了。如果你使用固態(tài)盤來保存文件系統(tǒng)元數(shù)據(jù)或者日志、數(shù)據(jù)索引或者日志的話，那么空間計算就會變得極 其復(fù)雜。文件系統(tǒng)中的超級塊通常很小，不便于計算。往往管理員也不了解目錄中的文件數(shù)或者目錄數(shù)。文件系統(tǒng)的不同空間分配也是不同的，你肯定不希望空間被 占滿，因為你無法添加更多文件或者完成請求中的文件寫入操作。文件系統(tǒng)日志也是一樣。在數(shù)據(jù)庫方面也面臨和文件系統(tǒng)一樣的問題。你不希望空間被占滿，但是 用于索引和日志的空間是很容易計算出來的。對于數(shù)據(jù)庫來說，另外一個需要考慮的就是，如果你在文件系統(tǒng)上運行數(shù)據(jù)庫的話，你就需要計算數(shù)據(jù)庫和文件系統(tǒng)的 空間需求。所有這些都會變成一個難題，因為固態(tài)盤的成本要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于磁盤的成本，因此浪費空間在我看來是非最優(yōu)的。
