理论教育 磁盘阵列的性能优化与节能:SSD分级存储的应用

磁盘阵列的性能优化与节能:SSD分级存储的应用

时间:2023-10-28 理论教育 版权反馈
【摘要】:基于上述存储器的固态盘SSD已经成为一种重要的外部存储设备。SSD具有突出的随机读写性能以及低功耗等特点,但受限于存储单元集成度和单位存储价格,在可预见的将来,SSD仍难以在海量数据存储中彻底取代磁盘。而目前的SSD、磁盘等外存储器,均无法单独满足以上存储需求。因此构建基于SSD与磁盘混合的、分层存储系统是节能研究的一个发展趋势。

磁盘阵列的性能优化与节能:SSD分级存储的应用

存储领域正经历着巨大、深刻的技术变革,在两个方面引领着技术发展的潮流。

首先,以NAND Flash为代表的半导体存储器件开始大规模应用到存储领域,其他类型存储器,如磁介质随机存储器(Magnetic Random Access Memory,MRAM)、相变存储器(Phase Change Memory,PCM)等也日渐成熟。基于上述存储器的固态盘SSD已经成为一种重要的外部存储设备。SSD具有突出的随机读写性能以及低功耗等特点,但受限于存储单元集成度和单位存储价格,在可预见的将来,SSD仍难以在海量数据存储中彻底取代磁盘。而同时,磁盘技术仍在不断进步,通过采取各种有效方法减小寻道时间,磁盘性能保持了40%的年增长率。磁盘的顺序读、写性能非常突出,如7 200 r/min的希捷ST32000644NS磁盘,其最大持续数据传输率为140 MB/s,与基于NAND FLASH的中端SSD相当。磁盘在存储容量方面更具有突出优势,在采用垂直记录技术后,2014年记录密度从当前的每平方英寸最高1.2×240增加到了2.4×240比特(bit)。

其次,大数据日益受到密切关注,大数据具备4个特点,即数据量(Volume)大、数据类型(Variety)多、价值密度(Value)低和处理速度(Velocity)快,这些特点对云(Cloud)中的存储服务——云存储技术提出了严格要求,既要具有海量存储空间,又要能够提供足够的存储性能。而目前的SSD、磁盘等外存储器,均无法单独满足以上存储需求。(www.daowen.com)

因此构建基于SSD与磁盘混合的、分层存储系统是节能研究的一个发展趋势。SSD主要面向随机性、波动性和突发性的工作负载;磁盘存储主要面向稳定的工作负载或者与SSD之间进行稳定的数据传输,以顺序数据访问为主,同时满足存储容量的需求。可以预测随着SSD更大规模进入存储领域,云存储中SSD层的容量将逐渐扩大,进而成为主要存储层;而后端的磁盘阵列功能,将逐渐退化为近似于备份、归档的功能,以顺序访问为主的存储层。因此在未来云存储广泛应用的大环境下,需要一种面向顺序数据访问的高效能磁盘阵列,在充分发挥磁盘顺序读写性能的同时,具有更高的节能效率

对磁盘的节能研究只有在满足性能需求的前提下才有意义。根据对平均响应时间、最大响应时间的敏感度,文献[65]把存储应用分成不同的类型,存储应用性能需求的多样性,要求根据具体应用的存储特性、性能需求开展具有针对性的节能研究,这是存储系统节能研究的又一个发展趋势。

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