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固态硬盘新玩法:EMC的FAST和FAST Cache

2008年,首个尝试将固态硬盘带入企业级存储系统的EMC,受到了业界极大的质疑,普遍的观点,甚至包括许多专业人士和存储媒体都认为,固态硬盘加入企业级存储系统在当时是个“天方夜谭”:固态硬盘的寿命太短了,写入速度的提高也不如读取速度提高一样显著,最关键的问题是,固态硬盘的价格太贵了,贵到连许多财大气粗的企业都难以承受。

EMC并不否认人们的普遍看法,但却仍然坚持自己对于固态硬盘的“偏执”,并认为,固态硬盘的这些问题即使在2008年也是无足轻重的,有EMC高层当时提出,固态硬盘其实并非要布满整个系统,而是可以当作“Cache”,当作分层存储的一环来使用。

随后的两年,在固态硬盘的销售上EMC尝尽甜头,而许多供应商也相继在存储系统上提供了固态硬盘,但直到去年上半年,固态硬盘仍然只是存储系统中的磁盘类型之一而已——即使是在EMC的系统中也是如此——但随着存储分层技术和Cache技术的发展,如今,EMC让固态硬盘成为了更具实用性的产品。

虽然实现方式与此前已经上市的基于固态硬盘技术的PCIe存储系统加速卡略有不同,但固态硬盘成为存储系统“标配”的时代现在看来已经来临,而三年前就已铺垫固态硬盘市场的EMC,如今加上固态硬盘的“新玩法”,在一段时间内又可以高枕无忧了。

固态硬盘的“新玩法”就是EMC的高级FAST分层技术和FAST Cache技术。

FAST 2.0:固态硬盘新玩法之一

之所以如今的FAST技术被称为“高级FAST分层技术”或是干脆被称为FAST2.0,这要追溯到半年前EMC推出的FAST第一个版本。

FAST所倡导的分层技术并非是个新鲜事,早在EMC玩弄固态硬盘的2008年,Compellent就推出了4.0版本的Storage Center软件,可以说当时其就已经能够做到会计的自动存储分层技术,而半年前的“FAST 1.0”,甚至还无法做到子卷级,区区的卷级自动分层存储就把支持EMC的用户给“打发了”,此外,由于最小单位是以卷为基础,可能需要较多的SSD以支持一个较大的卷,引发了人们对成本的再一次关注:谁有那么多达到一个卷的数据要自动迁移?

但正如业界对于EMC的看法一样,EMC这类公司所要的并不是金字塔尖上的技术,而是最能被销售、市场和客户认可的应用模式,如果在2008年,即使能够支持块级自动分层,仅仅是FC、3Gb SAS和SATA,这样的分层未免太简陋了些,节约的成本和对性能的保持,离用户对这项技术的接受底线,差的实在是有些多了。

EMC整合FAST、FAST Cache和块级压缩技术,提升中端系统的性能

2010年却并不一样,SAS已经进入到6Gb时代,SATA磁盘正在迈向3TB,近线SAS广受青睐,固态硬盘甚至也有了FC版本和6Gb SAS的版本,480GB的SSD早已经司空见惯,如今再谈FAST分层,时机看起来刚刚好。

既然时机已到,EMC便也就没有什么可耽搁的,于是在今年5月的EMC World上,EMC毫无悬念的发布了FAST技术的2.0版本,而EMC行业解决方案技术经理杨婕也就此接受了媒体的采访。

上文已经谈过,新的FAST技术的特点之一就是能够支持子卷级的自动数据迁移,而且在高端的Symmetrix和中端的CLARiiON CX4和Celerra NS平台现在也都获得了支持——也就是说,现在EMC的中端和高端盘阵,都已经支持小于LUN的数据分层,不过杨婕也表示,目前迁移的最小单位是1GB,或许EMC认为,1GB的子卷级迁移已经足够,当然,对于动辄几十、几百TB甚至PB级别的Symmetrix来说,1GB确实不算大了。

不过FAST2.0仍然需要在一个RAID组中进行工作,而不能跨越多个RAID组,杨婕表示,“RAID Group是传统的概念,不能做分层,也没有存储池。”这就需要谈到FAST2.0中的存储池的概念。

用户可选的三种不同方式以及可以选择不采用自动分层迁移

在新的FAST中,RAID组的概念可以说仅限于数据保护,而非对数据的“池化”,聚合多块盘的作用已经被存储池(Pool)替代,EMC创建了这样一个概念:它更像以前的RAID组,可以横跨多种磁盘,建立多个LUN,但是却只能采用一种RAID级别。存储池的概念在新的FAST中,基于一种RAID提供数据保护,并同时区别开不同的磁盘,然后,在存储池上的多个LUN之间,进行基于1GB颗粒度的自动迁移以进行数据的自动分层。

但针对用户对多种不同RAID级别的需求,杨婕表示,“在一个Pool里只能选择一个RAID类型,如果需要有其他的RAID类型,可以再创建另外的Pool。在创建逻辑卷时,可以从传统的RAID Group走,也可以从Pool里走,在这里可以指定容量,如果在Pool中,我们可以创建两种LUN,一种是传统的LUN。”而另一种,就是分层的LUN。

在FAST中,LUN的属性有几种,应用分层的LUN能够基于三种不同的方式,进行分层,它们分别是:自动分层、高可用(高性能)层、低可用(低性能)层,当然,用户也可以制定不对这个LUN进行分层的策略。

但FAST2.0何时对数据进行分层呢?是否会像此前版本一样对LUN进行锁定?

杨婕表示,这也就是为什么在设定存储池时,用户首先要设LUN要不要做FAST,而在设完之后,EMC有存储性能分析功能,FAST软件自己就会搜集数据分析,分析出LUN里的数据,“其中特别频繁的部分,应该放在闪盘。什么时间放,由客户设定好时间,所以其本身的触发还是基于应用访问频度,只是做的时间点是人来定的。”

很明显,FAST2.0最大的改变包括四点:一是能支持最小1GB的子卷级数据迁移和自动分层;2、建立了类似RAID组的存储池概念,并支持从其上的多个LUN提取数据;3、FAST2.0能够在数据和LUN活跃时工作(当然会影响性能);4、显著的提高SSD(EMC更倾向于称之为EFD,即企业级闪存盘)的利用率,降低高性能驱动器的使用成本。

不过,FAST虽然能够加速存储系统,降低成本,但对于数据速度,以及中端存储大约在32GB左右的缓存来说,未来肯定会达到传统磁盘容量水平的SSD,其实还应该有更广阔的用处,EMC认为,这就是他们设计FAST Cache技术的原因。

FAST Cache:从闪存到“善存”

正如我们现在经常见到闪存,善存片是我们在传统媒体上常见的一个复合维生素片品牌,尤其是在城市的白领阶层,善存片是一种常见的补充维生素、矿物质的有效手段,而维生素既有维持生命和新陈代谢的功能,还可以延缓衰老,降低胆固醇,有助于减肥、排出体内毒素,预防慢性疾病,甚至还能预防癌症,在合理范围内确实需要得到补充。很多熬夜的人,在熬夜前后,也都以善存片来补充流失的维生素和矿物质,善存和维他命饮料被称为快速的身体站。

EMC现在的FAST Cache也即是如此:FAST Cache使用基于闪存的固态盘来搭建一个多TB的读写缓存,应对CLARiiON CX4和Celerra NS系统上“预期外的工作负载高峰”。

简单说来,FAST Cache就是把系统内空闲的SSD(EMC称之为EFD),用来替代CLARiiON CX4和Celerra NS系统上的内存,当做一种数据高峰时在高速的系统内存底下一层的缓存来使用,而作为内存的补充,由于SSD也都是基于FLASH技术实现的,因此,速度也确实能够允许其在内存和磁盘间作为缓存来用。

你甚至可以认为,EMC的数据分层是这样来做的:内存(当然,它是易失的)—FAST Cache—SSD(EFD)—6Gb SAS或FC磁盘—近线SAS—SATA,EMC利用FAST Cache技术,为CLARiiON较小的32GB内存做了一个折中的解决方案,而更可贵的是,由于SSD是非易失性的,即使掉电,也不会丢失写入的数据——这倒是省下了掉电数据保护的电池或是内置UPS。

不过,需要指出的是,类似Fusion-io那种模式,即所使用的并非一般接口的SSD磁盘,而是基于PCIe的SSD,或许更具有优势——当然,这更像是一种插卡式的缓存模块,不过其更高的带宽和在总线上更靠近内存的架构显然能够带来高于原有SSD盘的读写性能。

但正如文中开头所说,技术是否最好并不是关键点,能否服务用户,能否占据市场主流,能否成为应用习惯以及能否适合用户的需求,才是最重要的,杨婕在展示客户案例时谈到:“原来在客户环境里有若干台虚机,针对150个VMware试图桌面,所有虚机启动需要20分钟,响应225毫秒,使用FAST Cache之后启动时间缩短为9分钟,响应时间缩短为50毫秒。”

此外,在之前的发布中,EMC发布了针对现有的CLARiiON和Celerra存储系统的EMC Unisphere集成管理工具,它改变了以前分别管理SAN和NAS的状态,可以统一管理CLARiiON和Celerra存储系统,以及EMC下一代统一存储产品;自动管理整个机构的数据集,分析数据,查找备份失效和性能问题,将结果直观地呈现出来的Data Protection Advisor;以及能够提供2:1的压缩比的数据块压缩技术。

Unisphere统一管理界面

“为了简化存储效率,FAST+FAST缓存+压缩可以实现。为了简化数据保护,EMC可以提供Data Protection Advisor。为了简化管理,EMC可以提供Unisphere。为了简化集成,EMC拥有 vCenter插件VAAI支持。先进的FAST分层技术节省15%以上,FAST缓存使性能加倍,压缩使容量减少50%,单一窗口管理,业界最优的VMware集成。”杨婕表示,基于FAST技术和FAST Cache,以及已经同期发布的CLARiiON和Celerra的统一管理界面Unisphere,面向数据保护的Data Protection Advisor是EMC面向中端存储及私有云应用发展的最新功能,它们体现了EMC认为私有云所应该拥有的两大特点:简单和高效。

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