SSD应用普及 服务器I/O加速新思维

过去讨论到系统的能效瓶颈时，硬盘总是成为众矢之的。因为处理器随着核心数持续增加，能效不断提升，网络带宽也从1Gb跳到10Gb,有了大幅度的提升，唯独传统硬盘仍受制于机械构造的瓶颈，磁盘转速难以再提升，以及数据读写通过针脚移动的限制下，I/O速度的提升有限，导致硬盘长久以来成为系统能效的瓶颈。

然而，就在SSD硬盘问世之后，这个局势峰回路转。SSD硬盘是以NAND Flash快闪存储器为存储介质，彻底摆脱传统硬盘机械构造的限制，其能效虽然还不及DRAM存储器，但SSD的价格只有DRAM的四分之一，因此SSD 硬盘开始取代传统硬盘，让硬盘不再成为能效瓶颈的众矢之的。

有趣的是，当硬盘的I/O处理速度变快之后，反倒是其他设备也必须提升规格才行，例如网络若还是1GbE的规格，那么网络的I/O处理速度可能就不及硬盘，反而会成为能效的瓶颈，因而必须以10GbE搭配，才可以一起发挥提升系统总体能效的功用。

在硬盘变快了之后，不仅是传统上系统I/O瓶颈的问题被解决了，厂商更利用SSD硬盘的特性，以其做为快取装置，建构一个分层的存储体系，提升整个系统的运作能效。

我们探讨过存储设备如何结合SSD硬盘快取，当时，我们知道有些存储厂商有打算将SSD快取设备推展至服务器端，不过因为当时厂商公布的消息不够多，所以我们主要探讨存储设备如何运用SSD硬盘，然而存储厂商陆续对外透露较多关于服务器结合SSD快取的消息，这些有助于提升服务器I/O的技术，未来将会影响IT架构的发展，因此我们特别探讨这个议题：“服务器I/O加速新思维”。

服务器搭配SSD硬盘不足为奇，现在你随便都可以买到PCIe介面的SSD磁盘控制器，把它插上服务器就是一个高速硬盘了。然而EMC、 NetApp等厂商正在研发的技术可不只如此，他们的服务器I/O加速技术，可说是把分层存储架构更进一步推至服务器端，把存储设备的快取放到服务器里，并且使其成为存储设备可管理的一部分，如此让存储设备的快取能更接近处理器运算核心，以获得整体能效的提升。

以EMC的Lightning研发计划来说，他们打算在前端服务器安装PCIe快取磁盘控制器与特定软件，透过EMC FAST VP自动分层软件的控制，这张快取磁盘控制器可与后端的EMC存储设备直接高速传输。此外，他们还将导入一项分散式快取技术，目前这项技术的细节不明，不过推测其功能是，每台服务器里的PCIe快取磁盘控制器的数据可以分享，例如某一台服务器的快取磁盘控制器里有另一台服务器需要的快取数据，则可透过管理软件控制，在服务器之间直接传输，而不需要再回到后端存储设备里取得。

NetApp则公布了部分Mercury Project的研发成果，他们是利用在服务器端安装快取磁盘控制器，或是以服务器本身硬盘的存储空间，建立一个可由后端存储设备控制的区块级快取。根据 NetApp初步的测试数据，这项技术可让I/O平均服务时间减少40%,服务器存取底层磁盘的需求则减少了50%,而随机存取的速度则可提升70%以上。

当企业开始运用虚拟化之后，运算密度会大幅提升，系统I/O的负担就会越来越重，而SSD硬盘则成为解决这个问题的一个新方法。当上述这些新技术发展成熟之后，未来企业数据中心的架构亦会因此改变。