存储系统体系的变化.doc

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1、存储系统体系的变化　　随着价格适中的大容量闪存芯片的面市，数据中心巨大的存储系统体系结构出现了很大的变化。通常的情况是，大容量低成本应用出现变化时，结果会很快扩展到其他计算领域，包括嵌入式领域。今年闪存峰会的论文和主题演讲讨论了这种颠覆式变化对数据中心的影响，从中揭示了其涉及范围和进展情况。　　这种变化直接的原因是闪存供应商在规模上的成功：使用创新的单元设计和新工艺技术，推动了单位比特成本的不断下降，达到了降低单位比特磁盘成本的目标。减小体积，每个单元能够存储多个比特的数据，最近的工艺变化支持NAND闪存单元在管芯表面垂直堆叠，使它们能够一起协同工

2、作(图1)。目前最新的进展是堆叠了32个单元，每单元2个比特的128千兆位(Gb)芯片，还有，据传这一3D器件每个单元存储了3个比特，其密度接近了256Gb。三星公司在此次峰会上介绍了这些器件。三星还介绍了这类芯片有可能支持实现16-32太字节(TB)固态磁盘(SSD)。是SSD而不是闪存芯片本身改变了大规模存储系统的游戏规则。在这一点，SSD—含有闪存芯片和控制器的模组，能够替代中等容量的磁盘阵列，同时实现较高的传送速率，更短的访问延时。SSD能够降低能耗，在可靠性上还具有优势。而且，随着最近价格的变化，据IBM闪存系统副总裁MichaelKuh

3、n“可伸缩存储的成本优势结合具有RAID阵列的闪存模组，其成本要低于高性能磁盘。”这一情形表明，在存储体系结构中，数据中心能够考虑使用SSD来替代DRAM下面的高性能磁盘。这种变化可以把磁盘降级为所谓的冷存储应用：保存使用不多或者不经常参考的文件。　　　　图1.将比特单元在纵向比特行上一个个的堆叠，闪存供应商能够在一个比特单元布局中获得32个单元。闪存芯片的发展还打开了另一扇门。设计人员现在可以更自由的混合使用DRAM、闪存和磁盘进行试验。底层的概念是使用每一种存储技术作为较慢的下一层的管理高速缓存。所有层都能够由本地控制器进行管理，这一控制器与应

4、用层和OS层软件相配合，在系统中延时最低的层中保存使用最多的数据。有趣的问题是在互联体系结构中，以及控制器的实际功能中。为解决这些问题，我们还要问一些问题：数据中心运营商要做什么，编程人员需要什么？适应数据中心数据中心运营商会购买下一代存储系统，也可能会忽略。因此，重要的是理解他们的观点。然而，他们的观点并不简单：数据中心千差万别。比较容易得出的结论是：运营商要挣钱。但这只是意味着，每家运营商都希望在性能、能效、初始成本、可靠性、安全和可预测性上有自己的特点。某家运营商到底需要什么，他们使用什么样的体系结构方法来实现目标，这些都是千差万别。运行单一

5、功能箱式数据中心的石油勘探公司的需求可能会比较极端。对于这一类客户，性能最重要。采购和运营成本并不是很重要，可靠性是额外的，而安全和可预测性需求并不明显。但是，数据中心规模越来越大，更加开放，各种任务相混合，优先级也变化了。能源成本会远远超出购买价格。总吞吐量—或者能够准确的预测运行时间，会比单一任务速度更重要。安全成为很大的问题，而大量的冗余会使得可靠性问题从芯片级或者机框级蔓延到系统级，在不需要的存储介质上实现零误码率。满意的编程人员相反，编程人员的需求听起来非常简单。总体上，编程人员只需要非常大的平面地址空间，因此，他们的程序能够按照名称来调

6、用变量，不需要知道数值目前在哪里—在本地高速缓存中，在某些其他服务器的DRAM中，在某处的SSD中，还是在大容量磁盘中。当然，他们希望这种透明性不会增加额外的性能或者存储成本，也不用修改源代码。综合考虑起来，所有这些要求看起来没法满足。而CPU管芯的高速缓存大大降低了延时，提高了DRAM带宽，新的融合存储体系结构能够提高存储系统的性能。它们能够让这一层次结构成为单一的平面虚拟DRAM阵列，性能类似DRAM，只是偶尔出现额外的延时。这对于大数据中心的影响非常大。例如，在宣传公司的可伸缩存储体系结构时，IBM的Kuhn宣称帮助可口可乐将现有服务器的存储

7、性能提高了5倍。很多人认为可伸缩存储是融合存储技术的雏形，代表了闪存芯片和互联体系结构的最新发展。而优势不仅仅体现在规模上。Marvell半导体公司副总裁IriTrashanski解释说，其公司认识到大量的SSD，从客户侧存储系统—存储2gigabytes(GB)或者更少，通过SATA通道直接连接服务器，直至企业和数据中心系统，这些系统将磁盘降级为冷存储应用。Trashanski说：“今天，所有这些领域使用相同的闪存芯片，具有同样的商用控制器，只是在固件上有所差别。”但是这种同一性很快出现了变化。要了解其原因，我们必须深入了解融合存储系统。机箱里面

8、RiccardoBadalone是Diablo技术公司的CEO，介绍了其公司的产品，说明了技术应用在哪里。他说：“未来的存