全快閃記憶體陣列

全快閃記憶體陣列是完全由固態存儲介質（通常是NAND快閃記憶體）構成的獨立的存儲陣列或設備，這些系統是用於增強可能包含磁碟陣列的環境的性能，或者用於取代所有傳統的硬碟存儲陣列。

但是，固態存儲陣列能實現傳統陣列那樣的高擴展性，並且相對昂貴的 SSD 使得全快閃記憶體陣列只適用於高 IOPS 套用環境，而非通用存儲。但是，由於其在高性能方面的優勢，全快閃記憶體陣列一定會在絕大多數企業級環境中找到一席之地。

基本介紹

• 中文名：全快閃記憶體陣列
• 外文名：All Flash Array
• 定義：完全由固態存儲介質（通常是NAND快閃記憶體）構成的獨立的存儲陣列或設備

系統優勢

全快閃記憶體，顧名思義，在存儲子系統中用固態硬碟（SSD）或其他快閃記憶體介質代替傳統硬碟（HDD）。最顯而易見的特性在於它的高IOPS。通常而言，單一腳本中，全快閃記憶體陣列可以提供50到100萬IOPS，延遲在1毫秒以下。

快閃記憶體介質的威力通過一組數據可以看得非常清晰，通過在普通存儲陣列中增加一個薄片的快閃記憶體，如占總容量2%到5%的比例，那么平均的IOPS值就可以加倍，讀延遲可以從10毫秒減少到3到5毫秒。雖然快閃記憶體介質價格不菲，但10%到20%的價格增加換來兩倍的性能提升，還是有賺翻了的感覺。

衡量標準

全快閃記憶體陣列的衡量標準須從以下三個重要因素來考量：IOPS（每秒輸入/輸出數）、IO延遲和吞吐率。根據的應用程式，無論是IOPS還是吞吐率都至關重要。小數據塊I/O密集型套用特別關注IOPS，而對於大數據塊密集型的套用，核心關注的指標就是吞吐率。此外，在所有的套用場景下，延遲時間都是至關重要的。快閃記憶體盤和傳統的硬碟驅動器有非常多的不同點；它們在使用，失效策略和管理方式上均不相同。

缺點

全快閃記憶體陣列可以解決目前企業數據中心的大多數性能問題。但是這種效率是有代價的。因此，全快閃記憶體存儲陣列的供應商正在尋找方法，通過自動精簡配置、重複數據刪除和壓縮等各種各樣的存儲效率提升技術來最大限度地運用這些系統。

全快閃記憶體陣列的缺陷

除了這些表面的優勢，SSD也絕非完美的驅動器，有其自身的缺陷。最為明顯的是快閃記憶體的有限寫操作周期，SSD最終會損耗殆盡。通常，SLC快閃記憶體的耐久度大約為100,000次寫周期；MLC快閃記憶體則少了一個數量級，每個數據單位只有大約10,000次。除了這些，數據的存儲和讀取也並不完全可靠。廠商方面套用了許多技術來擴展使用周期，包括損耗平衡、糾錯編碼、壞數據塊重新映射以及過量配置。

SSD的回響時間同樣有可能不一致。數據寫入SSD時會送到整個驅動器上以確保每個獨立單元均勻磨損。這一流程稱為損耗平衡。隨著新數據的寫入，各單元塊會被重新標記回收。隨著一塊SSD達到較高的利用率或寫操作，該回收過程可能會因為無效數據區域的覆蓋操作延緩回響時間。很顯然，這種情形是低延遲環境中所不可取的。

全快閃記憶體陣列不支持企業功能

全快閃記憶體陣列不能支持企業級功能，比如重複數據刪除、複製、快照、自動精簡配置等等。為了解決這個問題，一些廠商建議在全快閃記憶體陣列上層添加一層軟體解決方案，來提供企業級的數據服務、讀寫效率和數據保護。

為此，有一些廠商對傳統的控制器進行重新設計，使得其能提供企業級功能，以處理快閃記憶體技術的特殊行為和性能，並稱其為全快閃記憶體陣列選項。

隨著全快閃記憶體陣列控制器的不斷發展與日趨成熟，你將會看到它們能夠支持企業級功能。這也是全快閃記憶體陣列支持企業級功能最有效的方法。

擴展

縱向擴展

和縱向擴展磁碟陣列一樣，縱向擴展全快閃記憶體系統在單獨一組控制器上運行所有I / O。但是全快閃記憶體系統的控制器設計是用於支持快閃記憶體所能達到的更高IOPS的，因此性能瓶頸不再是一個問題。另外，快閃記憶體存儲密度（每機架千兆位元組量）比旋轉式磁碟高得多，因此縱向擴展全快閃記憶體陣列的容量不太可能像縱向擴展磁碟陣列那樣很快耗盡。

橫向擴展

與橫向擴展旋轉磁碟陣列一樣，橫向擴展全快閃記憶體陣列將一個控制器和存儲介質放置在相同的模組配置當中，使它們可以將系統容量擴展到當前的最高水平。這種分散式控制器架構也使得系統能夠支持更多的工作負載，因為每個模組都可以獨立處理I/ O。

主要影響

全快閃記憶體陣列正在改變大型企業中大多數套用裝配存儲的方式。儘管和硬碟相比，全快閃記憶體陣列每TB的價格要高，但全快閃記憶體陣列性能顯著提升意味著全快閃記憶體陣列提供了與以往有所不同的虛擬數據中心運作方式。

在SAN網路中使用全快閃記憶體陣列的目的是能夠快速訪問被頻繁使用的數據。典型的虛擬集群針對磁碟性能低下的解決方案是在SAN中增加更多的磁碟。每塊磁碟提供的IOPS大約是150，當前系統對全快閃記憶體陣列的要求仍然很高，在SAN中增加更多磁碟的結果就是主存儲層配置了過多的全快閃記憶體陣列存儲容量。全快閃記憶體陣列和主存儲層的存儲容量相比，全快閃記憶體陣列熱點數據的量通常很少，全快閃記憶體陣列是一種很不錯的在高速存儲上存儲有限數據的選擇。

最新的全快閃記憶體陣列單元能夠壓縮數據，全快閃記憶體陣列能夠將有效容量變為原來的三到六倍，全快閃記憶體陣列提供了大量的增長空間。即使是這樣，全快閃記憶體陣列將未被經常被訪問的數據遷移到二級存儲上的需求一直存在。全快閃記憶體陣列二級存儲能夠接收來自全快閃記憶體的壓縮數據，因此同樣能夠獲得三到六倍的全快閃記憶體陣列存儲容量。全快閃記憶體陣列使用壓縮可以重新調整現有的第一級或第二級存儲，全快閃記憶體陣列能夠延長設備使用壽命，在今後的幾年都不需要在購買全快閃記憶體陣列二級存儲了。

全快閃記憶體陣列對虛擬機群的影響並不僅限於存儲容量與性能。虛擬化IO問題一直存在。全快閃記憶體陣列磁碟存儲上分布著多個虛擬實例，全快閃記憶體陣列在某些情況下每個實例的IO可能會非常低。運行LAMP堆疊通常意味著每個實例的IO較低，但創建多個實例可能會引發啟動風暴。

全快閃記憶體陣列在虛擬化桌面配置中我們經常會遇到啟動風暴，因此很多公司打算在虛擬基礎設施中使用全快閃記憶體陣列也就不足為奇了。全快閃記憶體陣列提供了非常高的性能，啟動風暴僅僅是網路爭用而不再存在IOPS問題了。在很多情況下，意味著問題已經被解決了。

全快閃記憶體陣列讀寫速度要比磁碟陣列快很多。全快閃記憶體陣列讀或寫操作大概只需要50微秒，而磁碟陣列至少需要3毫秒。套用在全快閃記憶體陣列上運行的速度更快，給定job所需要的伺服器資源也就相應地減少了。具體減少的資源與套用等待IO的數量有關，不同套用的差異可能非常大。

全快閃記憶體陣列在極端情況下，全快閃記憶體陣列高速使記憶體資料庫成為了可能。全快閃記憶體陣列性能提升可能高達100倍。儘管可以在本地SSD硬碟中存儲變更，全快閃記憶體陣列但數據完整性以及可用性目標通常要求在假定數據被提交前提供網路副本。低延遲全快閃記憶體陣列讓這一切變成了現實，全快閃記憶體陣列在資料庫集群中可以直接取代分散式存儲。

存活

全快閃記憶體陣列在虛擬集群中不存在激烈的競爭。啟動風暴源於創建包含桌面作業系統及套用的全快閃記憶體陣列虛擬實例。全快閃記憶體陣列浪費了DRAM空間並導致了啟動風暴。更好的方式是遷移到容器模式而不是採用傳統的虛擬化。使用容器，全快閃記憶體陣列任一物理伺服器只有一個鏡像副本，全快閃記憶體陣列所有實例共享該唯讀副本。這節省了大量的DRAM空間而且每台伺服器能夠運行更多的實例，全快閃記憶體陣列節省了伺服器成本。

我們還會在全快閃記憶體陣列虛擬伺服器中存儲本地實例。所有全快閃記憶體陣列實例共享SSD而且為鏡像及數據提供高速存儲。儘管全快閃記憶體陣列沒有通過網路進行實時備份存在重大缺陷，但全快閃記憶體陣列大數據套用能夠得到真正的性能提升。全快閃記憶體陣列擴展該存儲類型到vSAN中增加了創建分散式全快閃記憶體陣列的可能性，全快閃記憶體陣列SSD能夠被集群中的任一伺服器訪問。該方法是否比全快閃記憶體陣列要好仍舊沒有結論。

全快閃記憶體陣列發展迅速是因為其融入現有SAN網路的風險很低，全快閃記憶體陣列能夠立刻提升性能，而且全快閃記憶體陣列不需要進行重大改變。另一方面，全快閃記憶體陣列容器以及vSAN和以往相比代表著翻天覆地的變化，這意味著全快閃記憶體陣列將會繼續主導市場。