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2009六大主流厂商SSD固态硬盘策略解析

  【IT168 专稿】SSD可说是近年存储领域的最大变革之一,在个人存储领域已经掀起了一股飓风般的变革风潮。2008年年初,EMC公司率先在企业级存储阵列中引入SSD技术,则标志SSD正式在企业级应用领域迈出开疆扩土的关键脚步。

  IT168存储频道曾在2008年度盘点过SSD在企业级存储应用的现状与趋势,包括各大主流厂商SSD策略的特点和侧重,时隔一年,让我们再来回顾一下,从2008到2009,这些厂商的策略有否发生转移和变化。

  参考链接:
  专题:2008固态存储企业级应用趋势探讨
  综述:固态存储企业级应用的现状与趋势
  深度:2008各大主流厂商固态存储策略分析
  固态存储是否已具备进入主流的性价比?

  EMC:存储巨人的“FAST”脚步

  从2008年率先在DMX系列磁盘阵列中引入SSD技术开始,EMC一直在SSD企业级应用领域保持了领先地位。步入2009,EMC的SSD技术已经升级到第二代,包括容量更大、能耗更低、性能更好等诸多更新特性,而更具诱惑力的则是成本更低。


EMC于2008年初推出的业内首款支持SSD的企业存储系统EMC Symmetrix DMX-4

  据悉EMC第二代SSD技术相比上一代产品成本降低76%,而成本降低的原因其实并无太多的技术更新,主要源自于量产的规模化效应。

  第二代SSD产品,依旧是由STEC提供的Zeus-IOPS产品线的产品。这一型号宣称随机读操作的IOPS能达到52000个,采用SLC(single-layer cell ),写能够达到17000个IOPS。第二代SSD支持200G和400G两个容量规格,而上一代SSD仅有73G或146G,第二代SSD产品已经在Symmetrix DMX-4、Clariion CX-4、Celerra全线产品以及最新推出的高端虚拟矩阵产品Symmetrix V-MAX中部署。

  EMC的SSD策略可总结为四个字母:FAST,意即Fully Automated Storage Tiering,完全自动分层存储。表示数据可在不同类型的磁盘介质中完全自动的迁移,这项技术可以在需要最高性能的时候将LUN层级的数据自动保存在高速闪存存储中,在需要一般性能的时候将数据保存在光纤通道驱动器中,在需要较低性能的时候保存在SATA驱动器中。这样就使得流程简单化了,并且在一个阵列中有3层的信息生命周期管理(ILM)。


EMC规划的FAST完全自动分层存储示意图,图中规划了SSD、FC与SATA等不同的存储介质层,数据则可根据活跃程度和访问频繁程度在不同的存储层之间完全自动的迁移

  不久FAST就将问世,到2009年底,EMC的所有存储平台都将部署FAST。目前Symmetrix FAST正在测试阶段。Clariion和Celerra也将在不久时间内进入到测试阶段。如果从字面上理解“EMC的所有存储平台”,那么就意味着Centera和Atmos也将采用FAST。FAST v2将提高子LUN/卷层级的颗粒度,并且在2010年年中应用于Symmetrix V-Max中。

  IT168编辑点评:FAST是EMC完全自动分层存储的简称,有意思的是,FAST单词的英文含义是“快速”,首先当然指SSD系统的极速应用体验,另外一方面,似乎也寓意EMC在SSD企业级应用领域的领先步伐。

  据悉,EMC的SSD产品已经在国内多个行业取得了应用突破,不仅仅是高端用户,包括一些中端用户也同样对SSD技术表现出浓厚的兴趣,在EMC的推动下,SSD正在整个企业级领域掀起一场SSD的变革波澜。

  目前已经在EMC支持下部署SSD的行业用户案例包括:辽宁移动、安徽出入境检验检疫局、佳吉快运 CNEX、山东济宁市第一人民医院、武汉市住房公基金管理中心、智凡迪科技股份有限公司(台湾)、信达澳银基金等等。这意味着EMC在SSD的具体实施上将拥有更多的经验和更成熟的技术。

  SUN:前卫大胆的全SSD阵列

  早在2008年我们总结各大厂商SSD策略的时候,红色太阳对SSD技术就热情洋溢的表现出极为乐观的态度,甚至可以说SUN是对SSD的发展前景最为乐观的一家公司。其总裁认为SSD的普及速度远比预测会更快。

  SUN在SSD方面的实际举措与其言论一样前卫大胆,在多数厂商试图寻求SSD与传统磁盘分级共存解决方案的今天,SUN却推出了一款容量高达2TB的全SSD闪存阵列,就在本文刊出不到一周前,SUN公司在1U空间内集成2TB闪存空间的全SSD阵列F5100正式面世。


SUN F5100产品内部结构图

  F5100提供20、40、80个闪存模块的三种不同配置方式,每个闪存模块提供24GB的存储单元,所以整台存储提供的容量接近2TB。闪存模块是基于SLC的,拥有2百万小时的平均无故障时间指标(50%读取/50%写入条件下),外界猜测其由STEC提供。据说未来还会提供更大容量的48GB闪存模块。


SUN F5100不同配置的性能规格表

  每个闪存模块的后端支持4个存储单元,并配置基本的电容单元保证电源发生故障时系统能安装关闭,配备两个冗余的电源供给。外部连接提供16x4-宽SAS接口(共64个)。主机总线适配器的固件来自LSI。最基本的配置需要45,995美元,最大的包含80闪存模块的配置高达159,995美元。


SUN F5100闪存模块单元示意图

  每个Sun F5100阵列的高度都与1U机架单元的高度相同,并可以分区和连接成多达16个单独的主机,这样单个F5100就可以供多个应用环境使用。F5100阵列配备了统一管理和监控软件,可在单一存储管理窗口中管理多个操作系统。

  IT168编辑点评:由于SSD闪存模块体积小且能耗低,因此SUN能在1U高度内集成2TB容量的高性能存储空间。该产品定位清晰,主要适用于Oracle、SQL等关键型数据库应用的加速与性能提升,2T容量对于大部分数据库应用来说应该已经足够。

  与此同时,该产品是一款全闪存阵列,意味着单系统中无法提供SSD与传统磁盘的混合使用,且F5100也只提供了20、40和80三种规格选项,因此无论在配置灵活性还是管理灵活性上相比SSD与传统磁盘共存的分层存储方案都会更复杂一些。

  相比SSD与传统阵列混和的分层存储解决方案来说,一台单一的全闪存阵列则无疑规避了很多设计上的难点和风险,但是另外一方面,如果用户希望达成信息生命周期管理的解决方案,数据在不同的阵列中迁移的性能和可靠性还有待进一步的验证

  除了全闪存阵列外,SUN还宣布推出采用SSD硬盘的Sun x64服务器,芯片多线程(CMT)服务器以及刀片服务器系统。Sun选用的SSD是来自Intel的32GB SLC固态硬盘X25-E。

  Intel:SSD“更快更便宜”

  对Intel来说,SSD仍然是让服务器整体性能跟上芯片发展“摩尔定律”的“性能加速器”。步入2009,Intel在策略上并未发生大的变化,但对其SSD产品的规格和性能进行了提升。不过2009年,Intel在SSD方面的更新主要集中在针对个人消费类产品的MLC SSD上,在针对企业级应用的SLC产品上并没有太大的更新动作。


第二代X25-M SSD产品外观,如果从外观你分不出是第几代的话,你可以从型号看:如SSDSA2SH080G1GN当中的080和SSDSA2M160G2GC当中的160就是容量,其后面的两位G1和G2就代表着代数:G1=Generation 1,G2=Generation 2

  Intel第二代MLC SSD于今年7月份正式推出,型号命名为X25-M G2,其中G2则表示是第二代产品。IT168评测中心在第一时间内拿到了这款产品,并提供了评测报告,下面将IT168评测中心观点总结如下:

  参考链接:
  揭秘Intel 34nm第二代SSD产品性能指标
  Intel 34nm第二代SSD性能评测全国首发
  第二代X25-M Intel新34nm SSD抢先体验
  巨大进步 Intel第二代34nm SSD权威评测

  主要的提升和更新包括:

  1.第二代产品一共有80GB跟160GB两个型号,命名则继续沿用X25-M和X18-M不变。其中X25-M已经全面上市,而X18-M则还要等到本季度末才能到货上市。

  2.第二代产品采用制程为34nm的闪存(第一代产品采用的闪存为50nm制程),新制程使得闪存颗粒容量提升一倍,第二代X25-M采用16GB的闪存颗粒,而第一代用的是8GB的颗粒,因此PCB上能够容纳的闪存容量将加倍。


第二代X25-M 160GB,反面是没有颗粒的,相对来说,整个SSD的厚度就要更小,可以适应多种笔记本2.5"槽的厚度,再换另一个说法,在这里加上NAND芯片就可以多出一个320GB的第二代X25-M SSD型号(应该会在2010年上半年出现)

  3. 第二代X25-M 160GB,相比第一代产品多了一个塑料框,以往的黑色外套则变成了银色;这个塑料框的作用是这样子的:没有框的时候,34nm X25-M的厚度是7mm,有框的时候则是9.5mm,这两种厚度规格都属于笔记本2.5"槽的标准厚度。

  4.将降低产品售价,其中80GB版本售价为225美元,而160GB版本的售价为400美元。

  5.随机数据读写IOPS能力得到大幅度提升,大文件顺序读写速率仅有少量提升。感受到程序的速度得到提升。


第一代与第二代SSD产品性能规格对比表

  6.新控制器采用无卤素材料制造,因此理论上Apple终于可以将Intel的固态硬盘产品收入配置列表之中,而不用当心被环保标准卡关。

  7.新的第二代34nm SSD将会提供TRIM固态硬盘优化指令的支持(不过需要操作系统——Windows 7的支持),这一点更像是一个商业性的策略,因为这是通过硬盘固件更新来提供支持的。

  IT168编辑点评:总的来看,Intel第二代新品的推出主要得益于工艺制程的改进,从50nm升级到34nm,可以看做是Intel X25-M的一次小进化,并没有本质的飞跃或新设计,其中最大的升级在于价格降低。这一点对于SSD普及至关重要,很显然Intel也决心普及X25-M,让这款性能一流的固态硬盘不再是高端用户才能享用的奢侈品,让主流大众也能享受到固态硬盘带来的极速快感。

  普及SSD工程浩大且任重道远,但如果有Intel的加入,考虑到Intel庞大的资金实力、深厚的研发积累和不可估量的市场推动力,我们相信SSD的普及之梦也并不遥远。因此,看起来在存储领域并没有太多涉及的Intel,实际上在SSD的应用发展道路上也扮演了重要的角色。

  遗憾的是,本次我们没有听到任何有关企业级SSD的升级信息,我们将持续跟进Intel的SSD动向,并期待Intel能带给我们更多企业级SSD应用的惊喜。

  IBM:全线产品进军SSD

  作为在磁盘存储领域拥有深厚积淀的蓝色巨人,IBM在SSD方面的脚步也不甘落后,如果说2008年的时候,IBM对SSD的支持还停留在刀片服务器层面,步入2009年,IBM的全线产品都开始逐步进行SSD的尝试和迁移。

  System x上的全新固态存储产品

  早在2007年,IBM x86服务器的BladeCenter产品线率先提供基于刀片结构的SSD支持,尽管当时最先支持SSD的刀片服务器仅能支持2块15.8GB的SSD,这种双盘版本的服务器可在单一一个2.5英寸HDD槽位的空间内实现磁盘镜像功能。


IBM System x产品家族,最早提供SSD支持的刀片服务器之一

  目前,IBM又为System x的小磁盘产品线增添了了新成员——全新SATA型SSD。BladeCenter在2.5英寸磁盘组内配置了50GB容量的固态盘,专为更高的I/O性能而设计,可应用于刀片及System x机架、塔式服务器的2.5英寸或3.5英寸磁盘组中。SSD支持Windows、Linux及ESX Server(VMware的系统管理程序)。

  IBM Power6服务器应用SSD突破性能记录

  Power 595服务器使用了48核,以及84块STEC闪存驱动器,实现了300993.85的SPC-1 IOPS。系统总成本320万美元,单SPC-1 IOPS的成本为10.77美元。STEC的驱动器原始容量128GB。IBM将其配置为69GB以预留使用上的损耗。其每六块之间采用SAS连接,并拥有RAID适配器和PCI-X到SAS桥接。总的容量为5.8TB。

  DS8000存储系统中的SSD

  DS8000存储系统中配置的固态盘可以帮助大幅降低后端磁盘响应时间,这种配置方式与EMC的Symmetrix DMX类似,同样是分层存储的解决方案。此外,IBM还为DS8000整合了服务器及系统软件,从而最大化SSD的性能优势。这种整合解决方案将有助于客户优化其包含SSD和HDD的混合环境。

IBM DS8000系列高端存储系统,已提供SSD支持

  IBM SVC5.0版本使用SSD提速

  IBM近日已经升级了其SAN Volume Controller产品,新的产品使用Nehalem(至强5500)处理器和STEC 2.5英寸SAS接口ZeusIOPs,而不是Quicksilver项目中的Fusion-io卡。SVC被定位于存储区域网络(SAN)架构中,对IBM和某些第三方存储阵列连接提供支持,并提供具有自动精简配置功能的单一存储池。SVC 5.0版增加了8Gbit/s的光纤通道和iSCSI支持,从而为后来的以太网光纤通道(FCoE)铺路。单引擎缓存提高了三倍,达到24GB。

  IT168编辑点评:IBM可说是目前能提供最全面SSD产品的供应商了,值得我们注意的是,尽管在2008年我们报道了IBM正与SSD供应商Fusion-io联合进行的Quicksilver项目,但IBM支持SSD的产品仍然使用的STEC供应的SSD,IBM对此的解释是,STEC提供的热插拔驱动器SSD相比应用内部PCI-E接口Fusion-io SSD产品方便很多。

  一方面,基于热插拔驱动器的SSD产品允许在不停机的状况下扩容或者更换SSD硬盘,另外一方面,内部PCI-E接口往往只有有限的几个,但热插拔驱动器SSD可支持磁盘柜扩容,意味着最大容量扩展空间更多。

  此外,尽管IBM在服务器层面的SSD支持走在了多数厂商前面,仅从存储系统产品来说,SSD方面的更新和进展要落后于EMC。支持SSD的高端存储系统DS8000系列于今年5月份刚刚增加SSD支持,整整晚于EMC一年多时间,而IBM的中端系统还迟迟未推出支持SSD的版本。

  Dell:降低应用SSD的成本门槛

  相比IBM,Dell不仅仅拥有企业级产品线,还拥有庞大的个人消费电脑业务,在个人消费级电脑业务层面,无论是笔记本还是台式机,Dell的SSD已经发展比较成熟,拥有丰富的支持SSD的笔记本和台式机产品线。在服务器层面,Dell也在其机架式服务器R系列中的全部三款产品,以及塔式服务器T系列的全部2款产品都增加了SSD支持,其刀片服务器M系列暂时不支持SSD。

  Dell公司在存储方面的SSD进展主要集中在其iSCSI存储系统Equallogic PS6000系列上。PS6000系列是Dell公司2009年发布的原PS5000系列的升级产品。其中更新亮点包括千兆以太网端口从3个升级到4个,并在其中一款PS6000S产品中增加了对固态硬盘SSD的支持。


Dell Equallogic PS6000S,其结构与该系列其他两款产品基本相同,均为双控制器产品,支持4个千兆以太网接口,唯一的区别在于磁盘类型,PS6000S是其中唯一一款采用SSD硬盘的产品

  PS6000S为双控制器产品,同样也提供了4个千兆以太网端口,并提供了8个或者16个固态硬盘槽位,可实现400GB或800GB高性能存储空间。固态硬盘主要由三星公司提供。以下是三星SSD与传统硬盘的性能对比表,数据来自于存储时代网站。


三星SSD与传统硬盘的性能对比表

  根据Dell解释,选用三星SSD的原因主要在于成本优势。从上表的官方数据看,PS6000S系统使用的2.5英寸SATA接口SSD(读)IOPS约为1800,而STEC的SAS/FC接口的ZEUSIOPS SSD低一个量级,但价格也只有600美元左右,从而降低了用户使用SSD的初始门槛。

  IT168编辑点评:PS6000S同样也是一款全闪存阵列,2U的机箱内提供了16个SSD槽位,总容量达到400GB和800GB,相比前面提到的SUN F5100,在容量上小了一个量级。

  此外,做为全闪存阵列,PS6000S系统在具体应用中同样会面临配置的灵活性、管理的复杂性问题,而且,通过全闪存阵列与普通磁盘阵列组合形成外部的分层存储方案,具体的应用性能还有待进一步证实。

  Dell选择三星作为SSD供应商的确降低了SSD的售价和门槛,但对于用户来说,要应用几百个G的SSD容量就需要额外支付磁盘控制器和机柜方面的成本,最终性价比如何也还需要进一步的考察与对比。

  Netapp:SSD缓存提速阵列性能

  NetApp在固态存储这个话题上总体来说比较低调,但仍然对固态硬盘的前景抱有乐观态度。目前NetApp拥有两步走的闪存策略。其一是在其阵列控制器上采用闪存缓存,被称为Performance Accelerator Modules(PAM)。PAM I现已交付使用并且使用了DRAM。

  PAM II是上周刚刚宣布,并为单控制器提供了最高4TB的SLC闪存。这一技术能够通过控制器加速附属阵列的读取I/O。

  据悉,NetApp将在SSD上使用原生的SAS接口,并极有可能同样使用STEC的闪存产品。NetApp使用固态存储内存来缓存元数据。通过存储元数据的备份到存储控制器的NAND flash PCI-e卡上,元数据可以以内存的速度被访问。这种性能的提升是显著的,并能够为其WAFL文件系统的各种运算功能提速。

  编辑点评:将SSD用于缓存而不是独立的磁盘对于性能的提升显而易见,其WAFL文件系统与SSD的结合能够大幅度提高整体系统的效率,不过NetApp暂时没有相关产品正式面世,我们期待看到NetApp的产品早日加入SSD的战局。

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