網(wǎng)吧,和有的KTV點(diǎn)歌系統都在使用ssd無(wú)盤(pán)服務(wù)器,因為ssd無(wú)盤(pán)服務(wù)器能夠減少維護成本和保證系統工作效率,但ssd無(wú)盤(pán)服務(wù)器中工作站的機器運行速度,和本身服務(wù)器的維護一直是沒(méi)有一個(gè)很好的解決辦法。

對于存儲領(lǐng)域來(lái)說(shuō)SSD固態(tài)硬盤(pán)的面世,無(wú)疑是一場(chǎng)革命,注定要成為之前傳統硬盤(pán)的毀滅者!當前情況下因為很多制約,SSD硬盤(pán)還沒(méi)有完全普及;而SSD硬盤(pán)的諸多優(yōu)點(diǎn)恰好是適合無(wú)盤(pán)服務(wù)器應用特點(diǎn)的,在恰當的技術(shù)方案搭配組合下,SSD硬盤(pán)在無(wú)盤(pán)上的全面應用不再是遙遠和漫長(cháng),可以說(shuō)目前SSD已經(jīng)完全可以全面地在無(wú)盤(pán)服務(wù)器上應用;性能上自是無(wú)須置疑,壽命方面SSD也絕不脆弱,我們更欣喜地看到全面采用INTEL SSD的無(wú)盤(pán)服務(wù)器在極大地提高帶機量的同時(shí),價(jià)格卻下降很多,且在功耗方面也節約很多!通過(guò)本文對SSD無(wú)盤(pán)應用的分析,希望讓更多的關(guān)注無(wú)盤(pán)技術(shù)的朋友對SSD 無(wú)盤(pán)應用有一個(gè)更深入地了解。
對SSD 特點(diǎn)介紹前,我們要對SSD兩種類(lèi)型的儲存單元以及與傳統機械硬盤(pán)的工作原理對比進(jìn)行概述。
儲單元分為兩類(lèi):SLC(Single Layer Cell 單層單元)和MLC(Multi-Level Cell多層單元)。SLC的特點(diǎn)是成本高、容量小、速度快,而MLC的特點(diǎn)是容量大成本低,寫(xiě)入速度及IOPS低于SLC。MLC的每個(gè)單元是2bit的,相對SLC來(lái)說(shuō)整整多了一倍。不過(guò),由于每個(gè)MLC存儲單元中存放的資料較多,結構相對復雜,出錯的幾率會(huì )增加,必須進(jìn)行錯誤修正,這個(gè)動(dòng)作導致其性能大幅落后于結構簡(jiǎn)單的SLC閃存。此外,SLC閃存的優(yōu)點(diǎn)是復寫(xiě)次數高達100000次,比MLC閃存高10倍。此外,為了保證MLC的壽命,控制芯片都校驗和智能磨損平衡技術(shù)算法,使得每個(gè)存儲單元的寫(xiě)入次數可以平均分攤,達到100萬(wàn)小時(shí)故障間隔時(shí)間(MTBF)。MLC與SLC 卓越的性能,已經(jīng)足夠滿(mǎn)足SSD無(wú)盤(pán)應用的需求,在考慮成本的同時(shí),我們會(huì )盡量選擇處于價(jià)格優(yōu)勢上的MLC SSD。
傳統硬盤(pán)一般由馬達,磁碟和磁頭等機械運動(dòng)部件構成,運動(dòng)部件的使用將需要較多的時(shí)間和較大的功耗,這也是傳統硬盤(pán)在無(wú)盤(pán)服務(wù)器多IO,多讀寫(xiě)操作的狀態(tài)下,客戶(hù)機啟動(dòng)速度和進(jìn)入游戲慢的原因之一,而固態(tài)硬盤(pán)技術(shù)則運用固態(tài)閃存芯片取代了傳統硬盤(pán)中的機械運動(dòng)部件,由于不需要等待機械部件的運動(dòng)過(guò)程,從而大大加快了硬盤(pán)的數據傳輸和讀寫(xiě)速度,無(wú)論是無(wú)盤(pán)服務(wù)器磁盤(pán)在高負載,滿(mǎn)機負載的情況下,客戶(hù)機無(wú)需等待服務(wù)器磁盤(pán)I/O處理速度問(wèn)題而滯留。
1、性能遠高于機械硬盤(pán)
MLC單盤(pán)讀取速度,標準250MB/S,寫(xiě)入速度100MB/S,則SLC 的寫(xiě)入速度已經(jīng)超過(guò)200MB/S,高出了傳統硬盤(pán)2-3倍!尋道時(shí)間0.1MS,現有常規的7200轉企業(yè)級硬盤(pán),尋道時(shí)間為12MS,而15000 轉的SAS 硬盤(pán),也定位在5.6MS 左右,則關(guān)鍵的參數指標是IOPS 即I/O per second,即每秒進(jìn)行讀寫(xiě)(I/O)操作的次數,多用于數據庫等場(chǎng)合,衡量隨機訪(fǎng)問(wèn)的性能。SSD 固態(tài)硬盤(pán)在64KB數據塊隨機讀取標準下,可以處理高達2000多個(gè)任務(wù),而15000轉的SAS硬盤(pán)只可以處理170個(gè),由此可見(jiàn),SSD在無(wú)盤(pán)上的應用都比目前市場(chǎng)主流SAS硬盤(pán)都更加優(yōu)越,打破傳統硬盤(pán)讀寫(xiě)速度的瓶頸。
2、功耗低
SSD待機功耗只有0.05-0.1W,而傳統硬盤(pán)則為5-10W不等(視廠(chǎng)商設計及硬盤(pán)類(lèi)型而定),而運行功耗,SSD只有2-4W!在我們的實(shí)踐測試中,一臺SSD的無(wú)盤(pán)服務(wù)器,1小時(shí)的功耗是0.07Kwh,而傳統無(wú)盤(pán)服務(wù)器磁盤(pán)1小時(shí)的功耗是0.13Kwh。
3、散熱低
得益于免除機械手臂裝置以及低功耗設計,SSD的發(fā)熱量也相當的低,而傳統硬盤(pán)則動(dòng)不動(dòng)達40度或以上,如果無(wú)盤(pán)服務(wù)器散熱結構不是很合理的情況下,散熱系統風(fēng)扇隨著(zhù)時(shí)間的增長(cháng)導致性能下降,環(huán)境一系列問(wèn)題,促使硬盤(pán)溫度過(guò)高,壽命減少一半,而導致客戶(hù)的損失是不言而喻的,而SSD 散熱優(yōu)勢,勢必成為客戶(hù)采購時(shí)候的一大亮點(diǎn)!
4、無(wú)噪音
SSD與傳統硬盤(pán)截然不同,完全0噪音的運行,而傳統硬盤(pán)的噪音則是讓相當多的無(wú)盤(pán)精英們頭疼的問(wèn)題。
5、重量輕
一般SSD重量約為90克,一塊普通的3.5寸SAS硬盤(pán)重量是700克周?chē)?,從包裝的角度,物流成本考慮,SSD 固態(tài)硬盤(pán)比傳統硬盤(pán)又增加一項優(yōu)勢!
6、 抗震強
磁盤(pán)在物流的過(guò)程中,或者在安裝的過(guò)程中,假如出現過(guò)嚴重摔傷的情況,重則著(zhù)硬盤(pán)成死盤(pán)狀態(tài),輕則為硬盤(pán)埋下了深層的隱患!而且傳統硬盤(pán)在工作時(shí)如果出現震動(dòng),則很容易產(chǎn)生“壞道” 而SSD在無(wú)盤(pán)服務(wù)器上的應用則完全不需要有這種擔憂(yōu)了。
SSD與無(wú)盤(pán)服務(wù)器應用需求
無(wú)盤(pán)服務(wù)器中工作站的機器運行速度,和本身服務(wù)器的維護成本一直是沒(méi)有一個(gè)很好的解決方案,雖然各種無(wú)盤(pán)軟件系統做了很好的優(yōu)化,但隨著(zhù)文件系統的數據量加大,再好的優(yōu)化也很難解決機器本身的I/O處理速度,因為一臺無(wú)盤(pán)服務(wù)器的整體性能的瓶頸被硬盤(pán)的I/O處理速度所限制,雖然可以用磁盤(pán)陣列來(lái)提高I/O處理速度,但是這個(gè)提高能力有限,且還要增加硬件成本,一旦硬盤(pán)壞掉或老化等問(wèn)題出現,還要影響系統的穩定運行。在計算機技術(shù)發(fā)展高速的今天,SSD技術(shù)日益成熟狀態(tài)下,無(wú)疑是無(wú)盤(pán)行業(yè)遲來(lái)的春天!
在成本方面,一塊SSD能擔任目前最主流3塊SAS硬盤(pán) 陣列的任務(wù),完全使用全串口方案,減少使用集成SAS芯片,獨立SAS卡帶來(lái)的額外成本,而且多磁盤(pán)陣列情況下,RAID 0模式風(fēng)險由此增大,如果某個(gè)磁盤(pán)出現故障過(guò)后,數據則全部丟失!從一系列優(yōu)勢可以發(fā)現,SSD在無(wú)盤(pán)服務(wù)上應用性能上完全超越傳統機械硬盤(pán),成本更低,完全有理由替代現有無(wú)盤(pán)服務(wù)器磁盤(pán)配置,成為新的無(wú)盤(pán)服務(wù)器磁盤(pán)應用需求!
SSD與目前最主流的SAS 硬盤(pán)對比測試
文章介紹到中篇,我們重點(diǎn)來(lái)分析SSD 與傳統硬盤(pán)的差別有多少,真正能給無(wú)盤(pán)服務(wù)器帶來(lái)多少價(jià)值!
下圖使用的是Intel SSD MLC160 與目前市場(chǎng)上最主流的希捷300G 15K7 SAS 硬盤(pán)做對比測試,在持續讀取速度上已經(jīng)略勝一籌了。

接著(zhù)采用的是Intel SSD 64G SLC 與 富士通 73G 15000轉SAS 寫(xiě)入速度對比圖,SSD SLC 已經(jīng)是兩個(gè)FST 73G RAID 0 的速度。

當然,從上圖的測試結果中,并不能完全代表SSD 比SAS性能有著(zhù)巨大差異,對MLC160G在持續寫(xiě)入的時(shí)的測試還是不及ST15K7300GSAS,但是 這本身也不是問(wèn)題,在實(shí)際應用中,持續寫(xiě)的狀況并不是經(jīng)常發(fā)生的,在無(wú)盤(pán)服務(wù)器寫(xiě)盤(pán)方面應用,需要的是零散的小文件隨機無(wú)序寫(xiě)入,持續速度大小并不重要,更重要的是需要在短時(shí)間內對大量的小文件的快速處理,我們接著(zhù)來(lái)看,無(wú)盤(pán)服務(wù)器磁盤(pán)指標更重要的性能測試,就是對于磁盤(pán)的IOPS性能測試!


無(wú)盤(pán)服務(wù)器數據應用,以64K數據為標準的情況下,Intel SSD MLC 160G 已經(jīng)是目前主流SAS 盤(pán)的10倍!這也是因為SSD的特性,用閃存代替了機械,無(wú)疑將磁盤(pán)的尋道時(shí)間這個(gè)最重要的指數提高到零點(diǎn)幾毫秒以下,該項測試看來(lái),在無(wú)盤(pán)服務(wù)器的磁盤(pán)寫(xiě)入應用方面就性能而言SSD 絕對徹底領(lǐng)先機械硬盤(pán)。
接著(zhù)我們討論一個(gè)問(wèn)題,無(wú)盤(pán)軟件中所使用的讀寫(xiě)分離技術(shù),系統鏡像包/所有游戲鏡像所在的分區,該分區就可以看成是“讀”,控制端上的“工作站目錄”,也就是客戶(hù)機的臨時(shí)數據存放所在分區就可以看成是“寫(xiě)”,所謂的“讀寫(xiě)分離”。就是把IMG鏡像和客戶(hù)機的回寫(xiě)數據分開(kāi)存放到服務(wù)器的不同的分區(陣列)上。這樣讀/寫(xiě)分離之后,對服務(wù)器硬盤(pán)壓力相對來(lái)說(shuō)較小,從而提高客戶(hù)機的運行速度,這也是常規無(wú)盤(pán)服務(wù)器磁盤(pán)系統的規范之一,為什么不使用一個(gè)或者一組RAID硬盤(pán)勝任所有的任務(wù),因為單個(gè)硬盤(pán)或者一組RAID ,同時(shí)進(jìn)行讀寫(xiě)操作的情況下,磁盤(pán)的性能會(huì )嚴重下降,SSD在無(wú)盤(pán)上應用,還需要使用讀寫(xiě)分流技術(shù)么?那就讓我們看下真實(shí)的測試結果吧。

上圖是一塊ST SAS 300G 15K7 SAS 同時(shí)讀寫(xiě)持續操作的測試讀,從上圖看出,磁盤(pán)速度已經(jīng)在7MB/S 左右了,這也是無(wú)盤(pán)為什么要做讀寫(xiě)分離的原因了!
接著(zhù)我們在Intel SSD MLC 80G的測試中,讀寫(xiě)同時(shí)持續操作,磁盤(pán)速度仍然能接近到60MB/S 的速度,是主流SAS硬盤(pán)的10倍,這也足以表明讀寫(xiě)不分離技術(shù)已經(jīng)成為了現實(shí)!



根據以上測試結果可以看出,要解決工作站的速度首先要解決硬盤(pán)的I/O處理速度,否則再怎么升級CPU,擴大內存,換主機板,都不會(huì )有很好的作用,目前很多服務(wù)器為了提高I/O處理速度做磁盤(pán)陣列,而要達到SSD固態(tài)硬的性能,最極端情況下需要使用10-20個(gè)目前最高級別的機械硬盤(pán)做磁盤(pán)陣列,當然在無(wú)盤(pán)服務(wù)器中是不可能用這么多盤(pán)做陣列,同時(shí)也不需要這么高性能, SSD 在無(wú)盤(pán)上應用,省去了多塊硬盤(pán)做陣列來(lái)解決I/O 瓶頸!
以上的分析不能判斷使用了無(wú)盤(pán)服務(wù)器應用SSD后,給網(wǎng)吧客戶(hù)服務(wù)器帶機量帶來(lái)大幅度的提升,我們在實(shí)際的測試中,與主流的SAS 硬盤(pán)做對比,到底給客戶(hù)提升了什么,請看我們結合網(wǎng)吧實(shí)際應用情況,而做的一些項目測試,測試表現中,都是優(yōu)越與主流SAS 硬盤(pán)!
1、功耗測試
前面在分析SSD 特點(diǎn)的時(shí)候,就談到過(guò)一臺SSD的無(wú)盤(pán)服務(wù)器,1小時(shí)的功耗是0.07Kwh,SSD 無(wú)盤(pán)服務(wù)器一年耗電量是613.2Kwh,即613度電,而傳統無(wú)盤(pán)服務(wù)器磁盤(pán)1小時(shí)的功耗是0.13Kwh,一年的耗電量為1138.8Kwh,即1138.8度電,那么SSD 服務(wù)器一年比傳統無(wú)盤(pán)服務(wù)器,可以節省525度電!
2、客戶(hù)機啟動(dòng)時(shí)間測試
無(wú)盤(pán)啟機的時(shí)候是對服務(wù)器讀寫(xiě)壓力最大的,單臺啟動(dòng),或者客戶(hù)機全部啟動(dòng),負載壓力少的時(shí)候,測試虛擬磁盤(pán)速度,是沒(méi)有任何意義的!我們實(shí)際測試了一家規模80 臺的網(wǎng)吧,在啟動(dòng)項加載一個(gè)自動(dòng)重啟的批處理,讓客戶(hù)機無(wú)限重啟,這個(gè)時(shí)候服務(wù)器的壓力非常大,但是SSD 已經(jīng)完全可以勝任,啟動(dòng)時(shí)間跟單臺負載的情況下沒(méi)有任何差別!見(jiàn)下圖:

那傳統服務(wù)器硬盤(pán)配置在這種情況下,是如何表現的呢?請看下圖

上圖可以看出,傳統硬盤(pán)配置負荷已經(jīng)很高了,試想一下,在網(wǎng)吧帶機高負載的情況下,傳統硬盤(pán)配置的服務(wù)器,客戶(hù)機啟動(dòng)時(shí)間逐漸增長(cháng),可想而知,給客戶(hù)帶來(lái)的損失是極大的,而SSD 在無(wú)盤(pán)上的應用,卻保證了客戶(hù)的利益,在高負載的情況下,完全跟單臺負載的啟動(dòng)時(shí)間完全沒(méi)有差別!
同時(shí)測試的項目還包括客戶(hù)機虛擬盤(pán)隨機讀取參數,網(wǎng)絡(luò )游戲啟動(dòng)進(jìn)入速度,單機游戲同時(shí)啟動(dòng)進(jìn)入速度,這些,就不例出詳細的數據了,跟目前最主流的SAS 服務(wù)器配置對比情況下,都是大幅度的提升!
無(wú)盤(pán)中的寫(xiě)盤(pán),早期都是幾塊機械磁盤(pán)做 RAID 0,來(lái)提升磁盤(pán)速度和IOPS 數,在實(shí)際測試中,無(wú)盤(pán)都是小塊數據包隨機頻繁操作,而傳統機械磁盤(pán)RAID 0 在隨機寫(xiě)入測試中,寫(xiě)入速度反而下降了許多,見(jiàn)下圖
ST300GSAS 15K7 單個(gè)磁盤(pán)

ST300GSAS 15K7 3個(gè)磁盤(pán)RAID 0

沒(méi)有提升反到降了81%
加上機械磁盤(pán)IOPS數,和處理數據時(shí)間長(cháng)(磁盤(pán)尋道決定)瓶頸,這就是后期為什么會(huì )出現分盤(pán)回寫(xiě)模式,而更加具有優(yōu)勢,接著(zhù)我們看下SSD隨機寫(xiě)入測試,能不能代替傳統機械磁盤(pán)分寫(xiě)和RAID 0 的任務(wù)。
IntelSSDMLC160G 單個(gè)磁盤(pán)

IntelSSDMLC160G 3個(gè)磁盤(pán)RAID 0

整體提升了230%
可見(jiàn)單個(gè)SSD在無(wú)盤(pán)上應用,沒(méi)有分寫(xiě)的概念了,真正技術(shù)上的突破,這一難題是得到了真正的解決 ,可隨之而來(lái)的新問(wèn)題又出現了,理論上,單個(gè)Intel SSD 80G 160G做寫(xiě)盤(pán) ,在性能上的表現,帶150 臺客戶(hù)機,都是沒(méi)有任何問(wèn)題的!在現在互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展高速的今天,網(wǎng)絡(luò )視頻,游戲不斷增多而使網(wǎng)絡(luò )更加豐富多彩,在網(wǎng)吧寬帶極佳的狀態(tài)下,客戶(hù)機不斷下載,在線(xiàn)看視頻,用P2P軟件看在線(xiàn)電影,單個(gè)寫(xiě)盤(pán)容量小的情況下,是抗不住壓力的,可是這一難題,并沒(méi)有難倒我們,請看下面我們是如何解決的!
我們從全國多家網(wǎng)吧的回寫(xiě)數據中通過(guò)分析得出結論,IE、優(yōu)酷、土豆等視頻網(wǎng)站的回寫(xiě)占了回寫(xiě)容量的50%以上,PPLIVE,PPS,迅雷看看等在線(xiàn)影院占了30%以上,這兩項占了回寫(xiě)容量的80%的,剩下不到20%的回寫(xiě)容量才是游戲的回寫(xiě),大家都知道網(wǎng)絡(luò )游戲是要求回寫(xiě)速度的,而在線(xiàn)視頻是不要求回寫(xiě)速度的,SSD的寶貴空間就讓這些在線(xiàn)視頻給占據了!
既然能找出問(wèn)題的所在,問(wèn)題也不是那么難解決的!
接著(zhù),我們在服務(wù)端建立一個(gè)10G左右的TEMP鏡像包,在客戶(hù)機把IE臨時(shí)文件夾、視頻軟件的緩存目錄放到這個(gè)盤(pán)中,注:客戶(hù)機虛擬內存不要放到這個(gè)盤(pán)、因為游戲在多開(kāi)的時(shí)候會(huì )大量用到虛擬內存速度。
然后我們使用寫(xiě)盤(pán)分流這個(gè)第三方軟件工具把每個(gè)鏡像的回寫(xiě)文件給分開(kāi),把TEMP包的回寫(xiě)文件制定到SATA(圖中的M盤(pán))的回寫(xiě)盤(pán)中,把系統和游戲盤(pán)的回寫(xiě)放到SSD(圖中的L盤(pán))回寫(xiě)盤(pán)中。在線(xiàn)視頻的緩存文件基本上都是邊看過(guò)存、在存儲到硬盤(pán)之前數據已經(jīng)被使用過(guò)、存儲到硬盤(pán)之后幾乎就不會(huì )在去調用所以用SATA硬盤(pán)完全就可以勝任了!
L盤(pán)是Intel SSD盤(pán), M是普通的SATA盤(pán),客戶(hù)機在啟動(dòng)之后,銳起寫(xiě)盤(pán)分流工具會(huì )自動(dòng)把回寫(xiě)數據分流到設置指定的磁盤(pán)
最后,我們上一張在線(xiàn)觀(guān)看了30分鐘的優(yōu)酷后的回寫(xiě)數據量,系統的回寫(xiě)才64M,TEMP的回寫(xiě)已經(jīng)達到500多M,通過(guò)以上方法可以把SSD的回寫(xiě)數據控制在以前的50%以下,我們建議使用兩個(gè)Intel SSD 80G 做RAID0 根據需求來(lái)更改回寫(xiě)大小。
未來(lái)市場(chǎng)的展望
在計算機技術(shù)應用越來(lái)越紛繁蕪雜的今天,集中管理變的越發(fā)重要,云計算的概念也正是由此,在很大程度上我們可以說(shuō)無(wú)盤(pán)軟件的工作方式其實(shí)就是在企業(yè)內部建立了一個(gè)關(guān)于數據集中存儲與軟件分發(fā)的私有云,現在越來(lái)越多的領(lǐng)域包括教育、酒店、政府、軍隊、數據重要的企業(yè),都在大量的采用這樣的系統來(lái)部署他們的網(wǎng)絡(luò )以求得數據的安全和管理的方便,無(wú)盤(pán)技術(shù)的應用必然會(huì )有更廣闊的前景。而對作為無(wú)盤(pán)軟件運行的硬件平臺-無(wú)盤(pán)服務(wù)器必然也會(huì )被提出更多更強的要求,SSD 固態(tài)硬盤(pán)在無(wú)盤(pán)服務(wù)器上的全面應用給無(wú)盤(pán)服務(wù)器帶來(lái)以下優(yōu)點(diǎn),性能更強悍,價(jià)格更低廉,功耗更低,可靠性更高,與常規的無(wú)盤(pán)服務(wù)器對比,完全可以替代現有服務(wù)器配置架構,成為未來(lái)的主流!
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