固态存储的四种应用方式

当前，企业在数据存储系统的设计中，必须突破机械式磁盘驱动器的局限性，尤其是减少机械式磁盘驱动器的高延时和低IOPS给系统性能带来的不利影响。随着固态硬盘（SSD）的出现，企业存储系统的设计思路也在改变。
SSD是由控制单元和固态存储单元（DRAM或Flash芯片）组成的硬盘。固态硬盘的接口规范、功能及使用方法与普通磁盘相同，其产品外形和尺寸上也与普通磁盘一致。因为SSD没有普通磁盘的旋转介质，所以抗震性极佳。SSD可广泛应用于军事、车载、工控、视频监控、网络监控、网络终端、电力、医疗、航空等领域。
如果只是简单地用SSD替换传统的磁盘驱动器，那么当添加的SSD过多时，可能导致存储系统的崩溃。位于美国明尼苏达州的StorageIO集团创始人和资深分析师Greg Schulz表示：“SSD带来了新的性能要求，而存储控制器才刚刚开始适应这种要求。目前，用户应该仔细了解存储厂商提出的建议，然后再决定在存储系统中加入多少个SSD。”
以下给出了目前在存储系统中使用SSD的4种方法：添加SSD驱动器，替代普通的磁盘驱动器；将NAND闪存用作存储控制器的缓存；将NAND闪存用在服务器而不是存储控制器上；构建独立的SSD阵列。由于SSD价格太高，大多数厂商目前只是把SSD作为整个存储系统的缓存，只有极少数厂商推出了独立的SSD阵列。
代替磁盘驱动器
人们可以通过光纤通道（FC）、SATA或者SAS等接口直接添加SSD驱动器，代替普通的磁盘驱动器。这是在原有存储阵列中增加SSD的最简单易行的方法。虽然在添加SSD之前必须对SSD进行严格测试，但是在加入SSD后，原有的存储系统改动不太，仍然可以发挥作用。
上述方法存在两大缺点：一是SSD和普通磁盘之间不能实现自动数据迁移，二是存储控制器存在性能瓶颈。尽管如此，绝大多数厂商还是选择了这种方法，比如EMC、Compellent、富士通、惠普、HDS、IBM、LSI、Pillar数据系统、Sun以及许多小型的存储阵列厂商，在提供普通磁盘驱动器的同时也提供SSD。其中，大部分厂商都在使用STEC公司的SSD驱动器。这是因为STEC是第一家能够提供满足企业级存储需求的SSD产品的厂商。随着其他磁盘驱动器厂商涉足企业级存储领域，比如希捷、Pliant技术公司、SandForce公司以及Intel等，STEC公司在SSD方面的主导优势将受到挑战。
用作存储控制器的缓存
NetApp和Sun采用NAND闪存作为缓存，解决了SSD和磁盘之间数据自动迁移的问题。不过，NetApp和Sun在引入SSD时，改变了原有存储系统的架构，以便消除在添加过多SSD时可能给存储阵列带来的不利影响。NAND闪存被放置在磁盘驱动器的前端，而不是直接取代磁盘驱动器。这种方法可以使所有数据和应用从SSD中受益，而不仅仅是保存在SSD层中的数据。
NetApp公司提供的性能加速模块（PAM）可以插在任何NetApp文件服务器空闲的PCI高速插槽上。目前，每台NetApp文件服务器最多可以安装5个PAM模块，提供80GB的统一缓存容量。
未来，NetApp公司还会推出更高密度的PAM模块，提供的缓存容量将达到512GB。
与NetApp不同，Sun将闪存用在Sun Storage 7000统一存储系统中，为所有的读写操作提供缓存，而不仅仅是存储元数据。Sun Storage 7000统一存储系统基于x86 平台，运行Solaris操作系统，提供优化的存储堆栈以及动态文件系统（ZFS），支持由DRAM缓存、SSD和机械磁盘组成的混合存储池。
SSD被安装在基于DRAM的适应性替换缓存（ARC）和SATA磁盘驱动器之间。ZFS Intent Log（ZIL）被写入到针对写操作优化的SSD中，允许文件系统从失败中恢复。L2ARC缓存由针对读操作优化的SSD构成，用来为数据读操作扩展基于DRAM的ARC缓存。L2ARC缓存容量最大可达数百GB，可以保存工作数据，以便尽可能地减少磁盘访问。采用混合存储池的Sun Storage 7000的性能可达到80万IOPS。
将NAND闪存用于服务器
虽然Sun Storage 7000统一存储系统是一个独立的系统，但它还是提供了论据，让一些人认为闪存更适合用在服务器而不是存储控制器中。
Fusion-io公司技术总监David Flynn表示，就像L2缓存扩展了CPU内存以及DRAM扩展了L2缓存那样，闪存可以用来扩展DRAM。Fusion-io公司的ioDrive和ioDrive Duo NAND闪存PCI高速卡，为服务器提供了直连存储（DAS）。作为一家销售存储和服务器的公司，Sun也赞同服务器是应用闪存的最佳产品。闪存的出现使得服务器的结构发生了改变。下一代服务器将使用闪存扩展DRAM缓存。
独立的SSD阵列|
基于SSD的存储系统可以作为磁盘阵列的补充，与传统的磁盘阵列并行运行。这种使用SSD阵列的方式对原有存储环境的破坏性最小。Texas Memory系统公司是领先的独立SSD阵列厂商。它既提供基于DRAM的SSD阵列，也提供基于NAND闪存的SSD阵列。Texas Memory系统公司通过直销以及与BlueArc、NetApp和其他公司的OEM方式来销售其RamSan产品系列。
独立SSD阵列的不足之处在于，不能利用现有的存储阵列组件，且价格过于昂贵。与其他存储架构方式相比，独立SSD阵列与磁盘层的集成性较差，使得数据在SSD驱动器与磁盘层间的迁移会面临更多困难。