有利于企业的闪存数据存储的新用例

内容简介：有利于企业的闪存数据存储的新用例

摘要：

采用诸如NVMe和基于内存总线的闪存DIMM等协议有助于闪存存储设备满足企业最苛刻的用例。

高性能存储系统已经在企业中采用在一段时间了。在20世纪90年代，这些系统是基于DRAM的，主要用于加速面向事务的数据库。。这些系统的费用使他们难以自圆其说，并限制了他们的应用程序，大量的性能加速将使组织花费更多的费用。

时代已经改变。随着成本下降，高性能闪存数据存储系统变得更加容易理解，将其转移到企业中并扩大其采用。如今，闪存正在以每GB的价格不断降低，因此，数据存储用例再次发生变化。

闪存成为主力

企业以前只能部署闪存数据存储系统，如动态RAM(DRAM)内存，用于利用其性能的应用程序。但是闪存现在是主要数据存储的媒介。任何能够使用主存储器的应用程序或数据集也可以使用闪存。

闪存采用的下一个步骤将推动技术向三个方向发展。最令人惊讶的是进入二级存储，如归档和备份。另一个是比现在可用的存储具有更快的性能。第三种是将闪存作为DRAM内存的替代品。

闪存用于二次存储

五年前，在二次存储系统中使用闪存很罕见，因为其价格高昂。随着价格的持续下滑和存储密度的增加，这一变化正在改变，存储系统供应商可以在2U到3U的封装中提供PB级的存储容量。随着更多的数据中心建设和供电的成本越来越具有挑战性，将更多的容量压缩到同一空间的想法变得更加让人信服，即使它更昂贵一些。

同时，二级存储服务的市场上的性能优势也不会丢失。一个可以将其所有数据存储在闪存上的大型数据分析项目可以在更广泛的数据集中快速生成结果。一个拥有多年价值信息的存档几乎可以立即响应数据请求，这很难抗拒，特别是在一个充满不耐烦的用户的世界中。

这种对不可预测的访问请求进行即时响应的能力对于媒体和娱乐等行业至关重要，这些行业曾经将其内容分发到无限数量的目的地，不管他们是否愿意。它现在是一个几乎完全按需操作的行业，等待特定用户请求一个内容，那就是Netflix。

磁带和硬盘还有未来吗?

随着闪存继续在数据存储行业中占据主导地位，人们不得不怀疑硬盘和磁带系统在现代数据中心中的位置。在这两种技术中，磁带可能将会持续。

磁带具有一些独特的性能：忽略每千兆字节的成本，磁带设计为脱机。在这个完全相互联系的世界中，数据遭到黑客的不断攻击，断开连接的副本不受这些攻击的影响。

磁带是便携式的。其每盒具有高容量，下一代可达到32TB，其坚固耐用的结构意味着整个数据中心可以通过卡车运输，其速度超过最快的广域网连接的带宽。

基于硬盘的系统更容易受到攻击，特别是随着每个闪存设备的密度增加。虽然有10TB硬盘可用，20TB硬盘也即将推出，但预计32TB闪存数据存储设备将会更早推出。另外，为了获得这些硬盘容量，硬盘驱动器供应商不得不以数据写入和读取的方式之间进行妥协。而硬盘驱动器并不是为脱机而设计，并不像磁带介质那样可以便携。

硬盘驱动器在每GB方面仍然比闪存更具有优势，并且磁带比硬盘和闪盘这二者在容量方面都有优势。有理由相信，闪存将继续缩小这个差距。如果每GB字节的价格是硬盘拥有的唯一优势，则该技术显然有淘汰的风险。

闪存数据存储的另一个令人惊奇的用例是备份和数据保护。备份软件产品依赖于其数据库，其跟踪各种元数据。闪存的速度允许它更快地添加数据，并立即响应用户搜索请求。但数据保护的重大转变是恢复到位。大多数备份应用程序可以直接在备份目标上托管虚拟机的数据存储。突然间，备份存储刚刚成为主存储。如果那个主存储器充满了高容量，压缩和重复数据删除的硬盘，那么数据存储的性能将是一个问题。这迫使一些供应商关闭这些功能，以防客户想要使用恢复就绪功能。

基于闪存的备份存储系统使恢复成为可以在满足用户期望的性能点将应用程序返回到服务的可行方法。请记住，在故障之前，这些用户已经习惯了主存储系统中的闪存性能。即使在恢复状态下，他们也可能不愿意妥协。

高性能的闪存

与闪存系统速度一样快，有些应用程序可以使用更多的速度。此外，闪存提供给企业的超额业绩可能很短暂。最终，应用程序开发人员将赶上并创建需要比当前闪存系统提供更多性能的应用程序。

围绕闪存实现的大多数性能问题与媒体本身的包围有关。对于基于闪存的存储系统，人们正在谈论闪存介质和运行存储软件的内部CPU之间的内部连接。这些连接之间的延迟和软件的质量是巨大的挑战。

闪存正在从更昂贵但更快速的硬盘替代方案演变成为系统内存的较慢但较便宜的替代方案。

数据存储行业开发的非易失性存储器(NVMe)专门解决了这个问题。NVMe是存储协议的下一步，使操作软件能够与媒介对话。它专为闪存设计，而其替代的SCSI协议是在硬盘时代设计的。

NVMe协议减少了SCSI堆栈中不必要的开销。它支持比标准SCSI更多的队列，将队列数量从传统高级主机控制器接口(AHCI)支持的队列数增加到64,000。每个NVMe队列还可以支持64,000个命令，而不是AHCI在其单个队列中支持的32个命令。此外，NVMe协议可以比标准SCSI可以实施更多的每CPU周期。

在某些时候，数据必须离开存储系统，并与访问其应用程序进行通信。这是延迟降低至关重要的另一个领域，NVMe通过光纤通道支持NVMe，并在光纤通道(FC)和以太网上工作。如今，iSCSI和FC协议传输SCSI。这意味着无论从带宽的角度看，它们的速度有多快，它们都受到SCSI单线程的影响。NVMe允许他们利用更多的队列和命令，基本上优化这些更快的网络。

闪存作为内存

闪存的使用寿命更高，可以更快速地替代硬盘。现在，它已经准备好发展成为系统RAM的一种较慢但成本更低的替代方案。内存数据库，大数据分析处理以及高度密集的虚拟化和集中化环境驱动了服务器中RAM的需求。问题是RAM价格是昂贵的，大多数服务器对IT部门每个服务器可以安装内存数量有所限制。许多这些内存数据库环境中购买额外的服务器不是因为它们需要更多的计算能力，而是因为它们需要更多的内存。

闪存数据存储作为RAM本质上是闪存安装在内存模块上，它被设计成进入系统主板。由于闪存的容量密度高于DRAM，所以服务器的容量比以往任何时候都要高。由于闪存可以安装在内存总线中，因此它具有允许其与CPU通信的高速网络。闪存驱动程序将自动管理从闪存内存到DRAM内存的数据移动。本质上，它为内存创建了一个分层机制。

因为闪存内存需要更新的ROMBIOS，IT专业人员必须验证哪些服务器供应商支持哪些闪存内存(如果有的话)。

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