Innodisk Flash 快閃儲存 固態硬碟 宜鼎國際 儲存

發揮Flash底層技術 自有韌體突破掉速瓶頸

2015-01-09
Flash/SSD(固態硬碟)並非只有優點沒有缺點,例如寫入壽命限制以及初期購置成本較高等等,都是常見被考量的因素。甚至依使用時間的長短,掉速的問題也會發生,特別是當Flash空間被用滿後,就必須重整空間找出可用的容量再寫入,一旦執行空間重組效能就會下降。
快閃儲存的聲勢正在不斷攀升,就連各家元件製造商也都打算積極搶進這塊市場,繼SanDisk併購Fusion-io、Seagate收購Avago旗下LSI的快閃記憶體事業部門之後,2014年12月,HGST也宣布收購快閃儲存新創公司Skyera,成為HGST進軍IT基礎架構的另一項利器。

而這股熱潮也延燒到了國內。主要專注於消費性與工業用市場所需的儲存裝置的宜鼎國際,挾著能夠自訂SSD Firmware與軟體開發的技術能力,近年來也跨足於企業級全快閃儲存設備,並且推出Innodisk FlexiArray SE108以及Innodisk FlexiArray SE110兩款標準系列產品,推廣至國內外市場。

同樣都是採用標準1U機架伺服器,這兩款產品主要差異是搭載的MLC SSD數量以及總體NAND Flash容量與效能表現。Innodisk FlexiArray SE108內建8顆2.5吋 MLC SSD,可提供1TB容量,該公司以4KB Radom Write進行效能測試,這款產品IOPS可達28.5萬以上。而Innodisk FlexiArray SE110則內建10顆2.5吋MLC SSD,容量為3TB,同樣以4KB Radom Write進行效能測試,效能表現也可上看32萬IOPS。

空間重組成效能威脅

宜鼎國際雲端儲存產品研發中心產品管理部經理何世彥觀察,快閃儲存設備之所以愈來愈受關注,主要是來自於大環境的驅動。包括3G/4G行動網路的普及、行動裝置日益普遍,再加上雲端應用等,均造成資料快速增長,而且連結(Connection)也愈來愈越頻繁,這些變化都將迫使應用程式必須更即時回應。但傳統HDD Array並沒有辦法有效解決企業需面臨的效能問題,Flash/?SSD(固態硬碟)也因此有了可以發揮的空間。


▲Innodisk FlexiArray SE110採用標準1U機架伺服器,效能表現上看32萬IOPS。

然而他也提到,固態硬碟並非只有優點沒有缺點,例如寫入壽命限制以及初期購置成本較高等等,都是常見被考量的因素。甚至依使用時間的長短,掉速的問題也會發生,特別是當Flash空間被用滿後,就必須重整空間找出可用的容量再寫入,一旦執行空間重組(Combination),那麼效能就會下降。

「從目前市場上推出的全快閃儲存解決方案來看,如果業者所推出的產品是全新打造,包括硬體、軟體、韌體以及Flash本身都經過縝密的設計,那麼掉速的問題多半都會被解決。但是取得這類型的解決方案往往也需要相對昂貴的成本。」何世彥繼續說明,然而如果企業部署的是以標準硬體、SSD,搭配業者依照SSD特性所設計出來的智慧型軟體而建構出來的解決方案,雖然價格相對便宜,但也因為必須屈就於硬體設計,最終將會面臨到效能趨緩的挑戰。

「正因為宜鼎國際長年來專注於記憶體以及固態硬碟等產品設計,具有自訂SSD Firmware的技術能力,因而能夠協助企業兼顧成本與效能優勢。」他指出,在策略上,Innodisk FlexiArray仍選用標準硬體來降低成本,但另一方面也以自行設計的軟、韌體協同運算架構(Flash-Collaborating Architecture)來改善效能瓶頸。

平行寫入 效能可擴展

Innodisk FlexiArray解決這項問題的關鍵技術則稱之為FlexiRemap。這項技術是執行在作業系統的 Kernel層,透過獨家設計的軟、韌體協同運算架構,能針對Flash的特性最佳化,並且提供高IOPS成效。

▲宜鼎國際雲端儲存產品研發中心產品管理部經理何世彥表示,由於該公司長年來專注於記憶體以及固態硬碟等產品設計,具有自訂SSD Firmware的技術能力,因而能夠協助企業兼顧成本與效能優勢。
例如FlexiRemap能聚集多顆固態硬碟的空間,將其整合成為一個共同的儲存結構,並且依據固態硬碟控制器與快閃記憶體的物理參數來定義進行資料存取的邏輯單元,以達到資料讀取與寫入效能的最大化。而客製化韌體在接受作業系統核心層的邏輯單元處理要求時,就會平均讀取或寫入各個固態硬碟,達到整體儲存系統的最佳效能。

另外,不少解決方案會讓Random I/O在寫入Flash之前,將其轉變為Sequential循序寫入,而FlexiRemap也是如此。何世彥解釋,在接收到隨機寫入的資料處理要求時,FlexiRemap這項技術實際上並不會以未經處理的隨機方式逐項寫入各筆資料,而是先以特定順序將所收到的資料排列在邏輯單元中,再以較為貼近循序寫入的方式,將資料本身的變更與記錄排列方式的附屬資訊寫入固態硬碟。

而在遇到資料量較大時,這項技術也會適度地將所有資料預先進行切割與分配,再平行寫入到系統中的多個固態硬碟,以平行化的機制達到效能的可擴展性,如此一來,整體儲存系統的效能便能隨著固態硬碟的數目增加而線性成長。

「這種做法與其他快閃儲存陣列較為不同,不少全快閃儲存方案在增加固態硬碟數目時,通常只得到容量增加的好處,卻不能保證在效能上也會有類似的成長。」他說。

冗餘、分組 雙軌並行

除了效能之外,FlexiRemap也有冗餘(Redundancy)與分組(Grouping)的機制,提供於資料保護。一般而言,儲存磁碟陣列通常會設定RAID 1或 RAID 5,以預防固態硬碟故障所造成的資料遺失。但FlexiRemap所提供的資料保護功能所達成的目的一樣,作法上卻有些不同。根據瞭解,FlexiRemap會將系統中的固態硬碟分為兩個群組,而這兩個群組又能夠各自承受單獨一個固態硬碟的故障或超額使用,簡單地說,就是把冗餘與分組兩個概念整合在一起。

這麼做的好處是,當某個群組中出現非正常狀態的固態硬碟而必須進行汰換時,此一群組將會進入唯讀(Read-Only)模式,而由另一個群組接手完成後續資料寫入的要求,一直到固態硬碟更換完畢,原先的群組將資料重建(Rebuild)完成之後,系統才會再度將資料寫入的要求平均分配到這兩個群組。

何世彥強調,由於兩個群組是可以獨立作業的,所以並不會發生有效容量減半的副作用;同時,在更換可熱抽換(Hot-Swappable)固態硬碟的過程中,並不需要關閉電源,所以,由系統所提供的資料存取服務也不會因此而中斷。


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