NAND SSD已遇瓶颈 如何让企业级存储性能更高、成本更可控？

原标题：NAND SSD已遇瓶颈 如何让企业级存储性能更高、成本更可控？

尽管基于NAND闪存的SSD仍然是存储产品中的主力，但人们发现就如当年的HDD机械硬盘一般，NAND SSD也渐渐步入了它的技术瓶颈期，即便是采用规格更好、容量更大的NAND SSD，在对随机读写性能要求更高的企业级存储应用中，最终所表现出的传输速度、延迟乃至QoS都难以获得明显的改变。更糟的是，在很多应用场景下，用户需要购买数TB的企业级SSD才能达到预期的性能指标，成本非常高。那么有没有什么办法能让企业级存储既拥有更高的性能，同时还能控制成本，具备更高的性价比呢？答案显然是“YES”，但必须采用基于新型介质的存储产品，如英特尔在近年来推出的傲腾存储产品。

傲腾介质具有支持就地写入、位寻址、低延迟三大新特性

傲腾固态盘不会像HDD、NAND SSD那样因为容量的增长，其每IOPS/TB性能反而不断下降，而是在容量增加的同时，继续向用户输出高IOPS性能。

基于傲腾介质的傲腾持久内存、傲腾固态盘具有诸多新特性。首先是它支持就地写入，写入前不需要进行数据擦除。不像普通NAND闪存存在读-修改-写这个过程，因此它的写性能远好于传统NAND固态盘。其次是傲腾技术支持位寻址，可以提供超低的延迟，可以做到微秒级别。此外新介质大幅提升了傲腾产品的寿命，英特尔傲腾固态盘可以支持多达60个DWPD（每日全盘写入次数），而高端NAND固态盘一般也只能支持最多3个DWPD左右。那么在企业级存储上，拥有更好性能的傲腾产品能有怎样的作为呢？

覆盖A、C、T三大用途 完全满足企业级存储应用

傲腾产品主要用于加速、缓存、应用分层三个方面，简称ACT。

目前傲腾产品在企业级存储上的作用主要可以总结为ACT三个方面：A（Accelerating，加速）、C（Caching，缓存）、T（Tiering，促进应用分层）。在A加速方面，英特尔傲腾的内存技术通过部署在更靠近计算的一端，能够加速某些重内存的使用场景。针对存储，把一些热数据或需要加速的数据置于英特尔傲腾固态硬盘中，可以进一步提升处理的速度。在C缓存方面，由于 Cache中的数据需要经常刷新，因此兼具耐久性和高寿命的傲腾介质在Cache写操作数据量的场景下具有很大优势。在T分层方面，英特尔傲腾能够实现分层智能存放热数据，改变固有的使用SATA SSD存放冷热数据的方案，从而在延迟上实现大幅提升。

傲腾产品具备高IOPS、长寿命、低延迟，更好的QoS四大特性

英特尔傲腾产品能同时满足这三大用途的关键还是在于它具备高IOPS、长寿命、低延迟，更好的QoS四大特性。举例来说在一个70%读、30%写混合使用场景下，傲腾固态盘P4800X的IOPS可以达到英特尔传统NAND固态盘P4610的3倍，寿命可达到其5倍以上，QoS高出了16倍，而延迟只有P4610的20%。接下来还是让我们通过实际案例，分别举例说明。

加速数据的数据 提升性能、降低成本

傲腾固态盘主要可以用来加速访问五类“数据的数据”

首先在用于加速时，傲腾固态盘主要可以加速那些需要频繁高速使用，描述文件类型、文件大小、文件日期的元数据；伴随主文件操作实时产生，速率很高、频度很高的日志、Journal类数据，以及一些临时文件、Index索引等五类数据。简单来说这五类数据就是“数据的数据”，一般容量不会太大，但需要一个更快的存储器来对它们进行快速访问，毕竟如果找到这些数据都很慢的话，那么用户要找到这些数据之下的核心数据就更慢了。目前产生这五类数据的典型应用有Ceph、RocksDB等等。

在实际的Ceph应用场景中，傲腾加速盘的应用可以有效减少节点数，降低延迟，并大幅削减三年使用成本。

使用傲腾固态盘加速Ceph对象存储后，其性能也有全方位的大幅提升。

而在加速Ceph对象存储时，与使用英特尔P4610 TLC SSD对HDD进行加速的配置相比，使用傲腾固态盘对HDD进行加速的配置也有明显的优势。如在QPS每秒钟访问性能上，傲腾固态盘P4800X+HDD的性能是P4610 SSD+HDD的2.2倍，在读取带宽上更达到了后者的近10倍，同时其访问延迟也只有后者的约60%。

替换NAND固态盘 傲腾更适合用于缓存

目前缓存的作用主要有直写、写回、写缓存、读缓存四类，面向vmware vSAN、微软的Azure、Cisco HyperFlex等企业级应用。

在vmware vSAN案例中将用于缓存的英特尔P4610 TLC SSD替换为两块傲腾固态盘P4800X 375GB后，系统的各项读写性能、延迟也都有明显提升，对写入性能的提升效果尤其明显。

除了加速，在vmware vSAN、微软的Azure、Cisco HyperFlex等企业级应用中还需用到缓存。目前缓存的作用主要有直写、写回、写缓存、读缓存四类。同样在之前的一些配置中，用户往往使用传统的TLC SSD作缓存，如在这个vmware vSAN案例中用户采用两块1.6TB的英特尔P4610 TLC SSD作缓存，而在将缓存替换为两块傲腾固态盘P4800X 375GB后，系统在75%读、25%写或25%读、75%写环境下的随机4KB性能都提升了134%以上，同时随机4KB读写延迟也降低了55%～61%，此外采用傲腾固态盘进行缓存的系统在纯粹的随机4KB写入性能上有近60%的提升，在顺序写性能方面也有50.09%左右的提升，可以说进步是全方位的，对写入性能的提升效果尤其明显。除了性能，可以看到尽管相同容量下傲腾固态盘的售价高于NAND SSD，但在实际应用中，只需两块375GB傲腾固态盘就能取得比两块1.6TB TLC SSD还好得多的效果，因此采用傲腾固态盘并不会增加用户的使用成本，反而能提升系统的性价比。此外需要注意的是，不管缓存用于读还是写，里面经常都需要刷新存放新的数据，因此对缓存的写寿命要求其实也是很高的，所以寿命更高的傲腾固态盘更适合用作缓存。

热数据放傲腾 存储效率高得多

用户产生的数据一般分为热数据、温数据和冷数据等3个不同层次

最后再让我们看看傲腾固态盘在T（Tiering，应用分层）中的使用情况。在实际存储中，用户的数据往往分为热数据、温数据和冷数据等3个不同层次。一般而言热数据与温数据都是需要立即处理或经常访问的数据，要求用户采用高性能存储设备以实现快速访问，而冷数据则是不经常访问的数据。常见的分层存储方案包括NUTANIX、PowerMax、Storwize、Hardoop、DDN等，接下来我们就以Hardoop为例，向大家介绍傲腾固态盘参与分层存储能起到什么作用。

将热数据单独存放在傲腾固态盘里可以为存储系统带来更低的访问延迟，更高的使用寿命，避免HBA控制器对性能产生影响。

在这个Hardoop案例中，用户之前采用HBA控制器连接SATA SSD来存放所有的热数据与冷数据。而在采用傲腾固态盘的方案里，我们将YARN TEMP数据全部取出，单独存放在傲腾固态盘里。YARN TEMP是一类典型的热数据，修改访问频率非常高，但最终也会落盘进行持久存储。其他冷数据则继续通过HBA控制器存放在SATA固态盘中。经过这样的改动后，数据的访问延迟得到大幅降低，吞吐量得到有效提升。同时整个存储系统的写入寿命也有明显改善，不再受限于SATA固态盘每天只能执行0.7～1DWPD写入量的限制。此外，HBA控制器或RAID控制器因为仅存放冷数据，所以它们不会拖累、影响系统访问热数据的性能，这样一来Hardoop集群的存储性能就能获得很大提升。

将热数据单独存放在傲腾固态盘里，可以有效大幅增加工作效率、吞吐量，并将性价比提升19%。

比如在实际的TeraSort应用场景下，任务的完成时间从之前的19分20秒缩短到13分48秒，任务消耗时间减少了28%。在执行TeraSort负载的吞吐量则从736MB/s提升到1032MB/s，提升幅度达40%。当然更值得关注的是，经过以上改进后的性价比也得到了明显提升。以“吞吐量/总成本”进行对比，改进后用户每一美元所能买到的吞吐量比改进前每一美元能买到的吞吐量提升了19%。显然加入傲腾存储产品后，在T（Tiering，应用分层）中也能为用户同时带来性能提升、性价比更高的好处。

综合以上A（Accelerating，加速）、C（Caching，缓存）、T（Tiering，促进应用分层）三类常见用途实例来看，用户只需要简单地替换NAND SSD或加入傲腾固态盘就能获得更高的性能，并有效控制成本。显然，当NAND SSD遭遇技术瓶颈时，采用像傲腾固态盘这类基于新型存储介质，并在实际应用中表现突出的产品就是企业提升生产效率、降低成本的高效利器。

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