存儲系統(tǒng)的綠色選擇與挑戰(zhàn) 三種主流技術(shù)PK
2018-06-11 來源：
CNET科技資訊網(wǎng) 11月10日 ZDNET至頂網(wǎng)專稿（文/張廣彬）：存儲技術(shù)的種類或許紛繁蕪雜，存儲軟件的作用也未必都是夸大，但歸根結(jié)底，最后完成保存數(shù)據(jù)任務(wù)的存儲介質(zhì)不外乎磁盤、磁帶和SSD（固態(tài)盤）三種。
你說光盤？至少現(xiàn)在還可以從宏觀上把它和磁帶放到一起來看待……
所以，綠色也好，節(jié)能也罷，總歸是要通過圍繞這三種主流存儲介質(zhì)的技術(shù)來實現(xiàn)。
磁帶在離開驅(qū)動器之后不消耗任何能量，基于閃存技術(shù)的SSD內(nèi)部沒有運動的機械部件，能耗也比磁盤驅(qū)動器要小得多。但是，磁帶的性能問題極大地限制了其使用范圍，而SSD性能雖高卻性價比不佳，至少還要再過兩三年才能對磁盤構(gòu)成實質(zhì)性的威脅。
既然兩種更為“綠色”的存儲介質(zhì)中，SSD一時半會兒還不足以替代磁盤，而磁帶的生存空間更是受到磁盤的擠壓，無力反攻，那么，磁盤的節(jié)能問題就只有靠自己解決了。
有空就歇——MAID
磁盤以其性能上的優(yōu)勢逐步將磁帶擠出備份市場，但保存同樣數(shù)據(jù)量所消耗的能源也大幅上升。磁帶上的數(shù)據(jù)如果暫時用不到，完全可以從驅(qū)動器甚至磁帶庫中移出，能耗當(dāng)然為零。這種本事磁盤因先天限制無法全盤照搬，只能學(xué)個一招半式來充充數(shù)。
MAID（Massive Array of Idle Disks，大規(guī)模非活動磁盤陣列）就是上述思想的產(chǎn)物。MAID最初的理論依據(jù)來自“80/20”定律，即80%的訪問活動圍繞著20%的物理存儲進行。至少對于備份/恢復(fù)應(yīng)用，這一概念基本成立，于是設(shè)計者很自然地想到，那些暫時沒有數(shù)據(jù)被訪問的磁盤驅(qū)動器，完全可以進入能耗相對較低的待機狀態(tài)，甚至完全關(guān)閉，需要訪問時再“喚醒”也來得及，從而達到節(jié)能的效果。
如同其他尚未成熟的技術(shù)一樣，關(guān)于MAID的不同實現(xiàn)方式還有一些爭論，譬如磁盤驅(qū)動器休眠的深度、級數(shù)和涉及的范圍，乃至需要時能夠在多長時間內(nèi)恢復(fù)運行�？偟膩碚f，MAID的普及程度在逐漸提高，已經(jīng)從純粹的VTL（虛擬磁帶庫）、磁盤備份/歸檔設(shè)備擴展到了相對通用的中端存儲系統(tǒng)，但主要適用對象仍然是大容量的SATA硬盤驅(qū)動器。
盡量少用——自動精簡配置
MAID的原理是暫時不用就休眠，對生產(chǎn)系統(tǒng)而言顯然不合適，特別是那些交易型應(yīng)用，中高端存儲系統(tǒng)恨不得把所有的磁盤驅(qū)動器都24小時連軸轉(zhuǎn)還嫌不夠，怎么能允許有一部分休眠？只能另想辦法。
傳統(tǒng)的SAN存儲設(shè)備，需要預(yù)先為應(yīng)用分配（Provisioning）存儲空間，通常會大于實際所能用到的空間，從而造成浪費。自動精簡配置（Thin Provisioning）則通過在寫入時才分配相應(yīng)空間的做法避免了這種現(xiàn)象，減少了所需要購買的存儲容量，使用的磁盤驅(qū)動器數(shù)量也隨之下降，以此達到節(jié)能的效果。
拒絕冗余——重復(fù)數(shù)據(jù)刪除
自動精簡配置能夠減少閑置的存儲空間，可是卻對冗余數(shù)據(jù)——另一種浪費存儲空間的現(xiàn)象——無能為力。
日復(fù)一日的備份操作會產(chǎn)生大量的冗余數(shù)據(jù)，而重復(fù)數(shù)據(jù)刪除（Data De-duplication）技術(shù)只為相同的數(shù)據(jù)保留一份副本，其他都替換為指向該副本的指針，可以大幅度地節(jié)省存儲空間，進行重復(fù)數(shù)據(jù)刪除前后所使用的存儲空間比例甚至?xí)哌_數(shù)十比一。
實現(xiàn)重復(fù)數(shù)據(jù)刪除的方式主要有兩種：第一種在數(shù)據(jù)寫入磁盤之前進行判斷，發(fā)現(xiàn)重復(fù)數(shù)據(jù)便以指針代替，稱為實時處理（in-line），優(yōu)點是所需磁盤空間較少，缺點是對CPU處理能力要求高；第二種在數(shù)據(jù)寫入磁盤之后才啟動去重過程，即所謂的后處理（post-processing），優(yōu)點是對CPU處理能力要求不高，缺點是必須保留較大的磁盤空間作為臨時工作區(qū)。
雖然不一定具備代表性，但至少已經(jīng)有一款高端存儲系統(tǒng)（IBM DS8000系列）計劃在2009年支持自動精簡配置之后，于2010年加上重復(fù)數(shù)據(jù)刪除，甚至還有……MAID！
不管哪種方式，在進行去重時都會影響系統(tǒng)性能，因此目前重復(fù)數(shù)據(jù)刪除技術(shù)主要用在備份領(lǐng)域。但是，隨著服務(wù)器虛擬化的普及，生產(chǎn)系統(tǒng)中的冗余數(shù)據(jù)也將大量增加，意味著主存儲同樣有必要具備重復(fù)數(shù)據(jù)刪除能力。相信隨著重復(fù)數(shù)據(jù)刪除算法的成熟，和存儲系統(tǒng)CPU處理能力的提升，主存儲普遍支持重復(fù)數(shù)據(jù)刪除技術(shù)的日子遲早會到來。
分層存儲亦有可為
除了上述的MAID、自動精簡配置和重復(fù)數(shù)據(jù)刪除等公認(rèn)的“綠色”技術(shù)之外，在存儲管理的層面上也可以為節(jié)能進行優(yōu)化。已經(jīng)深入人心的分層存儲管理（如ILM）把經(jīng)常訪問的數(shù)據(jù)存放在快速的FC/SAS磁盤驅(qū)動器上，不常訪問的數(shù)據(jù)存放在較慢的SATA磁盤驅(qū)動器上，而將歸檔數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移到磁帶上，這種做法以前主要考慮的是存儲設(shè)備和管理的成本，但它其實同樣能為“綠色”做出貢獻。
15K RPM硬盤驅(qū)動器的最大容量已經(jīng)達到450GB，但與1TB的7200RPM硬盤驅(qū)動器比起來，單位容量的能耗還是高出數(shù)倍
FC/SAS磁盤驅(qū)動器的高性能源于其高轉(zhuǎn)速，但這同時也意味著更高的能耗；SATA磁盤驅(qū)動器轉(zhuǎn)速較低，但容量要大好幾倍。里外里一算，SATA磁盤驅(qū)動器單位容量的能耗只有FC/SAS磁盤驅(qū)動器的幾分之一。所以，將訪問頻率相對較低的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移到SATA磁盤上，即使總共消耗的存儲容量沒有減少，但是其中低能耗的SATA磁盤所占的比例更高，仍然可以起到節(jié)能的效果。
但是，目前的分層存儲還存在著靈活性不足、自動化程度較低等問題，需要存儲廠商們盡快加以解決。
小結(jié)：在發(fā)展中組合
MAID是在物理驅(qū)動器的層面上節(jié)能，自動精簡配置通過減少存儲空間分配來節(jié)能，重復(fù)數(shù)據(jù)刪除則以去掉冗余數(shù)據(jù)為手段降低存儲空間占用，進而達到節(jié)能的目的。也就是說，上述三種綠色技術(shù)所屬的層級依次提高，完全可以組合起來使用，達到更好的效果。
譬如說，在備份應(yīng)用中，MAID和重復(fù)數(shù)據(jù)刪除技術(shù)已經(jīng)顯現(xiàn)出結(jié)合的跡象；某些中端存儲系統(tǒng)兼具自動精簡配置和MAID兩大功能；不遠(yuǎn)的將來，高端存儲系統(tǒng)也將同時支持自動精簡配置和重復(fù)數(shù)據(jù)刪除……
至于分層存儲管理，作為一項長期的系統(tǒng)工程，任重而道遠(yuǎn)也……
你說光盤？至少現(xiàn)在還可以從宏觀上把它和磁帶放到一起來看待……
所以，綠色也好，節(jié)能也罷，總歸是要通過圍繞這三種主流存儲介質(zhì)的技術(shù)來實現(xiàn)。
磁帶在離開驅(qū)動器之后不消耗任何能量，基于閃存技術(shù)的SSD內(nèi)部沒有運動的機械部件，能耗也比磁盤驅(qū)動器要小得多。但是，磁帶的性能問題極大地限制了其使用范圍，而SSD性能雖高卻性價比不佳，至少還要再過兩三年才能對磁盤構(gòu)成實質(zhì)性的威脅。
既然兩種更為“綠色”的存儲介質(zhì)中，SSD一時半會兒還不足以替代磁盤，而磁帶的生存空間更是受到磁盤的擠壓，無力反攻，那么，磁盤的節(jié)能問題就只有靠自己解決了。
有空就歇——MAID
磁盤以其性能上的優(yōu)勢逐步將磁帶擠出備份市場，但保存同樣數(shù)據(jù)量所消耗的能源也大幅上升。磁帶上的數(shù)據(jù)如果暫時用不到，完全可以從驅(qū)動器甚至磁帶庫中移出，能耗當(dāng)然為零。這種本事磁盤因先天限制無法全盤照搬，只能學(xué)個一招半式來充充數(shù)。
MAID（Massive Array of Idle Disks，大規(guī)模非活動磁盤陣列）就是上述思想的產(chǎn)物。MAID最初的理論依據(jù)來自“80/20”定律，即80%的訪問活動圍繞著20%的物理存儲進行。至少對于備份/恢復(fù)應(yīng)用，這一概念基本成立，于是設(shè)計者很自然地想到，那些暫時沒有數(shù)據(jù)被訪問的磁盤驅(qū)動器，完全可以進入能耗相對較低的待機狀態(tài)，甚至完全關(guān)閉，需要訪問時再“喚醒”也來得及，從而達到節(jié)能的效果。
如同其他尚未成熟的技術(shù)一樣，關(guān)于MAID的不同實現(xiàn)方式還有一些爭論，譬如磁盤驅(qū)動器休眠的深度、級數(shù)和涉及的范圍，乃至需要時能夠在多長時間內(nèi)恢復(fù)運行�？偟膩碚f，MAID的普及程度在逐漸提高，已經(jīng)從純粹的VTL（虛擬磁帶庫）、磁盤備份/歸檔設(shè)備擴展到了相對通用的中端存儲系統(tǒng)，但主要適用對象仍然是大容量的SATA硬盤驅(qū)動器。
盡量少用——自動精簡配置
MAID的原理是暫時不用就休眠，對生產(chǎn)系統(tǒng)而言顯然不合適，特別是那些交易型應(yīng)用，中高端存儲系統(tǒng)恨不得把所有的磁盤驅(qū)動器都24小時連軸轉(zhuǎn)還嫌不夠，怎么能允許有一部分休眠？只能另想辦法。
傳統(tǒng)的SAN存儲設(shè)備，需要預(yù)先為應(yīng)用分配（Provisioning）存儲空間，通常會大于實際所能用到的空間，從而造成浪費。自動精簡配置（Thin Provisioning）則通過在寫入時才分配相應(yīng)空間的做法避免了這種現(xiàn)象，減少了所需要購買的存儲容量，使用的磁盤驅(qū)動器數(shù)量也隨之下降，以此達到節(jié)能的效果。
拒絕冗余——重復(fù)數(shù)據(jù)刪除
自動精簡配置能夠減少閑置的存儲空間，可是卻對冗余數(shù)據(jù)——另一種浪費存儲空間的現(xiàn)象——無能為力。
日復(fù)一日的備份操作會產(chǎn)生大量的冗余數(shù)據(jù)，而重復(fù)數(shù)據(jù)刪除（Data De-duplication）技術(shù)只為相同的數(shù)據(jù)保留一份副本，其他都替換為指向該副本的指針，可以大幅度地節(jié)省存儲空間，進行重復(fù)數(shù)據(jù)刪除前后所使用的存儲空間比例甚至?xí)哌_數(shù)十比一。
實現(xiàn)重復(fù)數(shù)據(jù)刪除的方式主要有兩種：第一種在數(shù)據(jù)寫入磁盤之前進行判斷，發(fā)現(xiàn)重復(fù)數(shù)據(jù)便以指針代替，稱為實時處理（in-line），優(yōu)點是所需磁盤空間較少，缺點是對CPU處理能力要求高；第二種在數(shù)據(jù)寫入磁盤之后才啟動去重過程，即所謂的后處理（post-processing），優(yōu)點是對CPU處理能力要求不高，缺點是必須保留較大的磁盤空間作為臨時工作區(qū)。
雖然不一定具備代表性，但至少已經(jīng)有一款高端存儲系統(tǒng)（IBM DS8000系列）計劃在2009年支持自動精簡配置之后，于2010年加上重復(fù)數(shù)據(jù)刪除，甚至還有……MAID！
不管哪種方式，在進行去重時都會影響系統(tǒng)性能，因此目前重復(fù)數(shù)據(jù)刪除技術(shù)主要用在備份領(lǐng)域。但是，隨著服務(wù)器虛擬化的普及，生產(chǎn)系統(tǒng)中的冗余數(shù)據(jù)也將大量增加，意味著主存儲同樣有必要具備重復(fù)數(shù)據(jù)刪除能力。相信隨著重復(fù)數(shù)據(jù)刪除算法的成熟，和存儲系統(tǒng)CPU處理能力的提升，主存儲普遍支持重復(fù)數(shù)據(jù)刪除技術(shù)的日子遲早會到來。
分層存儲亦有可為
除了上述的MAID、自動精簡配置和重復(fù)數(shù)據(jù)刪除等公認(rèn)的“綠色”技術(shù)之外，在存儲管理的層面上也可以為節(jié)能進行優(yōu)化。已經(jīng)深入人心的分層存儲管理（如ILM）把經(jīng)常訪問的數(shù)據(jù)存放在快速的FC/SAS磁盤驅(qū)動器上，不常訪問的數(shù)據(jù)存放在較慢的SATA磁盤驅(qū)動器上，而將歸檔數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移到磁帶上，這種做法以前主要考慮的是存儲設(shè)備和管理的成本，但它其實同樣能為“綠色”做出貢獻。
15K RPM硬盤驅(qū)動器的最大容量已經(jīng)達到450GB，但與1TB的7200RPM硬盤驅(qū)動器比起來，單位容量的能耗還是高出數(shù)倍
FC/SAS磁盤驅(qū)動器的高性能源于其高轉(zhuǎn)速，但這同時也意味著更高的能耗；SATA磁盤驅(qū)動器轉(zhuǎn)速較低，但容量要大好幾倍。里外里一算，SATA磁盤驅(qū)動器單位容量的能耗只有FC/SAS磁盤驅(qū)動器的幾分之一。所以，將訪問頻率相對較低的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移到SATA磁盤上，即使總共消耗的存儲容量沒有減少，但是其中低能耗的SATA磁盤所占的比例更高，仍然可以起到節(jié)能的效果。
但是，目前的分層存儲還存在著靈活性不足、自動化程度較低等問題，需要存儲廠商們盡快加以解決。
小結(jié)：在發(fā)展中組合
MAID是在物理驅(qū)動器的層面上節(jié)能，自動精簡配置通過減少存儲空間分配來節(jié)能，重復(fù)數(shù)據(jù)刪除則以去掉冗余數(shù)據(jù)為手段降低存儲空間占用，進而達到節(jié)能的目的。也就是說，上述三種綠色技術(shù)所屬的層級依次提高，完全可以組合起來使用，達到更好的效果。
譬如說，在備份應(yīng)用中，MAID和重復(fù)數(shù)據(jù)刪除技術(shù)已經(jīng)顯現(xiàn)出結(jié)合的跡象；某些中端存儲系統(tǒng)兼具自動精簡配置和MAID兩大功能；不遠(yuǎn)的將來，高端存儲系統(tǒng)也將同時支持自動精簡配置和重復(fù)數(shù)據(jù)刪除……
至于分層存儲管理，作為一項長期的系統(tǒng)工程，任重而道遠(yuǎn)也……
標(biāo)簽： ssd 服務(wù)器 服務(wù)器虛擬化 計劃 問題
版權(quán)申明：本站文章部分自網(wǎng)絡(luò)，如有侵權(quán)，請聯(lián)系：west999com@outlook.com
特別注意：本站所有轉(zhuǎn)載文章言論不代表本站觀點！
本站所提供的圖片等素材，版權(quán)歸原作者所有，如需使用，請與原作者聯(lián)系。
最新資訊
熱門推薦