一级企业闪存阵列如何华丽变身为性能巨兽

企业一级存储阵列与其它存储方案有所区别，它的主要作用在于为大量数据提供快速访问能力、同时又需要尽量避免数量丢失与访问受限状况的发生。

一级存储阵列与目前普及范围极广的其它存储阵列的不同之处在于，后者拥有两套控制器、因此它们所能保存的数据总量以及能够支持的并发访问数量都将受到限制。

目前市场上共有四大主要一级阵列产品：

• EMC的VMAX
• IBM的DS8000
• 日立数据系统公司（简称HDS）的VSP
• 惠普的XP，实际上属于日立VSP的OEM版本

通常来讲，这类阵列一般拥有两套以上控制器外加内部背板或者结构，旨在将控制器与存储机架相对接、从而确保为常规使用中经常出现的高强度I/O请求提供必要的内部传输带宽。

举例来说，VMAX 40K容纳有2000块2TB磁盘驱动器，其存储空间高达4PB。由虚拟矩阵负责控制器之间的数据互连，也就是存储引擎，而且虚拟矩阵的数量最高可达8个。

这套体系拥有高可用性，如果单一控制器出现故障、它仍能继续维持数据访问操作，而且即使某块磁盘驱动器无法正常工作、它也可以保证数据内容不致丢失。另外，对于系统软件及固件的更新应该能够在不影响数据访问流程的前提下完成。

这类阵列方案还拥有一整套丰富的数据管理功能，其中包括快照功能以及将数据内容复制到其它阵列——例如本地与远程——的能力。

供应商表示，此类阵列操作系统的开发工作需要两年甚至更长时间，而且必须配合实际使用测试以保证其高度可靠性。总体来看，这些阵列全部拥有傲人的高可用性与高可靠性。

此类阵列中的核心组件包括：

• 两套以上控制器
• 内部互连结构
• 采用向上扩展而非向外扩展设计
• 为大规模并发访问提供高性能支持

这类阵列在设计思路中所使用的向上扩展特性——也就是能够根据客户的需求增长向其中添加更多控制器与磁盘机架——使其被一部分业界人士称为“原石”。它们属于体积庞大的单一系统，相比之下双控制器阵列能够通过集群化等向外扩展方式将多台独立设备接驳起来，从而实现容量与性能方面的提升。

内部结构是决定性能支持效果的重要因素，尽管其它因素同样不容忽视，但真正有着牵一发而动全身这样核心地位的组成部分仍然只有内部结构。

良好的性能

在此基础上，一台一级企业级阵列的主要特性可以划分为性能表现、向上扩展能力、两套以上控制器以及可靠性。目前业界普遍认为，向外扩展阵列并不能提供其宣传当中可与一级企业级阵列相比肩的出色可靠性。

假如一家新兴企业打造的全闪存阵列能够在性能上与一级阵列相媲美，那前者到底应不应该被视为一级企业级阵列？

我们首先需要了解该如何衡量性能指标。单单列举对应系统在运行特定随机读取或者写入操作时所带来的IOPS数字或者将传输带宽简单归结为写入或者读取的每秒GB数量还远远不够。

我们需要了解一点：现实世界中的I/O使用情况纷繁复杂，读取与写入各自所占百分比、数据块大小及其发布方式都会给测试结果带来影响。

除非大家能够在自己的工作负载之上设定基准测试，否则任何给定参考结果都会掺杂人为因素在内，不过我们至少应该信任存储性能委员会（简称SPC）给出的业界标准基准测试。

这套SPC-1基准测试提供了一套评分机制，用于审核受测存储阵列在随机IO方面的性能表现;SPC-2则负责测定存储阵列的连续IO水平。对各类阵列产品测试后所得出的结果当中包含大量重要信息：

SPC-1测试结果

这份图表显示了SPC-1测试给出的结果，其中日立VSP阵列的磁盘版本的随机IOPS为26万9506.69，全闪存版本则为60万2019.67;IBM的DS8870在随机IOPS方面的成绩为45万1082.27。

在本次评分中位列榜首的是Kaminario K2全闪存阵列，它拥有123万9898 IOPS。但这是否说明其已经有实力充当一级企业级阵列方案呢？

耐用性测试

答案恐怕是否定的。尽管已经具备超越主流供应商一级阵列的性能表现，但全闪存方案仍然缺乏前面提到的一部分企业级阵列功能特性。

在目前的SPC-1测试当中，我们还找不到来自其它新兴企业的全闪存阵列或者混合耻列系统。也就是说，我们无法将Pure Storage或者Nimble Storage的此类方案与其它系统在SPC-1测试平台上进行比较。

此外，目前还缺乏基于业界标准工作负载的独立而且客观的性能表现测试结果。如果希望能对此类阵列作出评估，客户必须运行自己的内部测试以找出答案。

那么SPC-2基准测试、也就是连续IO测试又如何呢？下面我们来看一部分SPC-2给出的结论：

SPC-2测试结果

这份图表当中将每秒Mb传输能力与性价比两项指标加以结合。其中纳入计算的仅仅是官方指导售价，因此与现实情况可能有所出入——毕竟客户可以申请采购折扣——但这并不会对其参考价值造成太多影响。

图表中所列出的分别为IBM的DS8870、HDS的VSP以及惠普的XP系统，看起来它们在连续数据吞吐能力方面再次败在Kaminario阵列手下。不过正如前面已经强调，K2由于缺乏某些固有特性而不能被划归一级企业级阵列范畴。

总体来看，似乎还没有哪家新兴企业推出过拥有两套以上控制器并具备必要可靠性功能的向上扩展全闪存阵列。

这样的现状让应对方式也变得非常清晰：要想建立一级全闪存企业阵列，目前惟一的办法就是将闪存机制引入现有企业阵列——例如HDS VSP。

大家还可以购买IBM DS8000以及EMC VMAX的全闪存版本，这里我们姑且假设它们能够提供优于磁盘版本的性能表现——事实上还没有SPC测试结果支持这一推断，因此这一点尚有待验证。

不过供应商们已经开始有所行动，惠普推出了其全闪存3PAR系统，而NetApp也拥有自己的全闪存FAS系列、特别是其中的顶级8080 EX系统，据称它们不仅拥有VMAX、VSP以及DS8000阵列的初始性能，同时也具备容纳两套以上控制器并跨越节点集群的向上扩展能力。

8080 EX设备能够向上扩展至4.5PB闪存存储容量，而惠普的7450则可扩展至460TB原始容量并在重复数据删除功能的辅助下大幅削减冗余数据、从而使可用容量达到1.3PB。

危险的磁盘

这些供应商纷纷宣称自己的阵列操作系统经过了多年开发历程，而且经受了长时间的实际使用考验。这些系统方案还具备包括复制与快照在内的多种功能，从而提供可与VMAX以及VSP级系统相比肩的数据管理服务效果。

供应商们还强调称，磁盘驱动器阵列当中最可怕的不稳定因素正是磁盘驱动器本身。当一套阵列当中包含上千甚至更多块驱动器时，磁盘故障的发生频率将变得非常高。利用SSD以取代磁盘驱动器能够消除存储体系当中的机械故障风险。

由于闪存存储机制的响应速度远远高于普通磁盘，因此大家不必为其搭配太多存储控制器以处理来自用户的大量访问请求。

总而言之，一套原本被评为高端中级方案的企业级阵列——例如FAS以及3PAR阵列——完全可以通过引入闪存存储机制而获得令人满意的一级企业级阵列执行效果。其采购、能耗、冷却以及运营成本也低于传统的纯磁盘驱动器阵列。

基于闪存的阵列方案在占地面积方面远优于能够提供同等存储容量及性能表现的磁盘驱动器阵列，因此能够为数据中心节约下大量空间。此外，前者还能够显著降低电力消耗，运行过程中产生的热量也要少得多。

如果没有其它特别的理由需要考虑，大家完全可以将工作负载从传统企业阵列当中迁移至新型全闪存阵列当中。我们可以将那些对延迟较为敏感或者需要处理大量随机IO请求的工作负载交给此类存储体系来打理。

这些高端阵列的客户们向来以保守与顽固著称，要让他们投向新方案的怀抱需要强大的说服力外加在各个方面不逊于现有方案的候选阵列。

现在我们要做的就是饶有兴味地观察来自惠普及NetApp的高端闪存阵列能否达成上述要求，并从现有主流存储方案手中成功夺取市场份额。