SSD何時才能在伺服器級應用中真正發揮作用

SSD何時才能在伺服器級應用中真正發揮作用作者: 石婧瑤, 　出處:IT專家網,　責任編輯: 丁震,　2008-12-31 09:08

　　第一代伺服器級SSD隨機寫性能較慢，但我們現在看到市場上增添了更多更好的產品――100,000 IOPS 和1,000,000 IOPS。不過這些具有卓越性能的產品的定價距離市場的接受度還很遙遠。英特爾公司一直在SSD領域做出不懈努力，我個人很喜歡英特爾 X25-E Extreme SATA SSD，但它的定價還是高。

　　【IT專家網獨家】關於固態硬碟的問題，基於非常熱的OLTP在線交易處理系統，以前主要討論了為什麼說它們將來會跟伺服器有聯繫。有一些潛在的應用，如刀片伺服器可靠的啟動盤和其他小型數據應用，不過本文討論的主要是大規模的OLTP。OLTP應用的隨機I/O受限於具體任務，如電子商務系統、航空公司機票預訂系統以及任何數據密集型應用程序，諸如此類有頻繁的存取應用，通常是在一個資料庫上進行，而現在並不能預測今後的存取模式會是什麼樣。

當為這些工作負載安排一台伺服器時，關鍵標準就在於每秒的隨機I/O。你需要添加內存來提高內存命中率並減少I/O次數，或者需要添加磁碟以支持應用程序所需的I/O速率。增加內存的問題在於其線性成本――最新的DIMM成本和最初的DIMM的是一樣的，可價值卻僅呈對數增長。由於工作量是隨機的，增加內存僅能得到大約按照內存平方根比例減少的I/O。內存變的便宜了在一定程度上有所幫助，但即便如此，增加內存隨之而來的能耗會更大，費用也會隨之增加。除了這個辦法外，也可以增加磁碟數量，但每新增一塊昂貴的15000轉磁碟，每秒只能帶來大約200個I/O。

　　這一問題最近在一個圖表中得以總結，它來自伯克利的Dave Patterson的一本書：《Latency Lags Bandwidth》。　　

在此圖表中，Dave追蹤了過去20多年裡帶寬和延遲的整體趨勢。磁碟帶寬增長比DRAM及CPU的增長慢。我喜歡尋找不同的發展趨勢，因為它們會把我們引導到更基礎的需要創新的問題。

　　了解到磁碟帶寬增長是一個日益嚴重的問題，讓我們再來比較一下磁碟的順序帶寬和隨機I/O比率。在下面的圖表中，我繪出了同一時期內，順序帶寬增長和隨機帶寬增長的對比圖：

　　雖然磁碟順序帶寬增長滯後於系統其他部分的增長。不過，該圖顯示，隨機IOPS帶寬的增長更加緩慢。縱觀整個行業，有一個嚴重問題，而且圖中的趨勢線清楚的表明：單靠磁碟來解決這一問題將不符合成本效益。磁碟局限性問題上升到一個更詳細的層面，為什麼磁碟速度沒有提升?

　　磁碟顯然無法完全解決問題，那麼擴大內存容量如何呢? 如果我們把它作為唯一的方案，線性增加的成本和對數(或更糟)增加的收益以及更高的功耗使得增加內存也不具成本效益。許多人過去幾年一直主張固態硬碟是解決內存和磁碟隨機IOPS率的好方法。Jim Gray第一個提出這個觀點，他認為：磁帶已經死了，磁碟成為磁帶，快閃記憶體盤成為磁碟，而隨機存取內存是國王。第一代伺服器級SSD隨機寫性能較慢，但我們現在看到市場上增添了更多更好的產品――100,000 IOPS 和1,000,000 IOPS。不過這些具有卓越性能的產品的定價距離市場的接受度還很遙遠。英特爾公司一直在SSD領域做出不懈努力，我個人很喜歡英特爾 X25-E Extreme SATA SSD，但它的定價還是高。總的來說SSD的性能相當不錯，其性價比也在迅速改善，因為它是一種半導體元件，而不是機械的。

　　我們什麼時候能看到性能價格的交叉點?在什麼價位SSD才能打敗傳統磁碟?這要看具體應用了。它取決於負載的I/O密度，每GB數據的I/O數量。Bob Fitzgerald分析了不同的負載，了解不同應用用來證明SSD所需的I/O heat(每GB的IOPS )水平是什麼 。基於Fitz的工作，我進行了一個快速測試，你可以通過該測試發現，SSD將有多便宜。

　　我的看法是這樣的，磁碟有較大容量而缺乏IOPS，因此，隨機IOPS密集型的工作負載中，隨機IOPS就成為了採用傳統磁碟的制約因素。而SSD擅長IOPS，但容量卻較小，因此使用SSD的短板就在容量。當支持你的IOPS需求所需的磁碟成本大於能夠支持該應用需求的SSD的費用時，固態硬碟更具成本效益。見下面的公式：

　　目前硬碟×硬碟價格 > 所需容量×SSD價格/ SSD容量

　　下面我們來看個例子，幾百台資料庫伺服器運行著高速運轉的交易處理系統。每個系統有53塊磁碟，其中40塊用來存儲數據，八塊用來記錄日誌，還有少數是做管理的。之所以用磁介質來記錄日誌，是因為磁碟順序帶寬比SSD連續帶寬更便宜。每台伺服器上資料庫大小是572GB 。此應用採用15000轉3.5英寸磁碟，每塊價格在333美元左右。每台伺服器的磁碟預算申請應該是是40 × 333=13320美元。如果換成SSD，我們需要幾塊盤呢?我們知道我們需要572GB，假設我們使用64 GB的SSD硬碟，572÷64=8.9，所以我們約需要9塊SSD硬碟來支持該應用。

　　磁碟預算13320美元除以固態盤數量9，得出我們最高可以支付的每塊固態盤價格高達1480美元。如果64GB固態盤的成本低於1480美元，那麼選擇固態盤就更划算。該模型還忽略了固態盤可以省下的電能，通常SSD運行僅需要傳統磁碟所需電能的五分之一。另外其他因素如服務費也忽略了。不過這只是一個看看是否值得考慮採用SSD的快速檢驗模型。

　　我們還需要更多數據，如在高寫入應用中SSD的壽命有多長。由於缺乏歷史數據，再考慮購買前，請確保您的供應商可以完全擔保他們的產品在您的應用中的使用壽命。

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