数据经济:闪存护航极速之旅

对于在华尔街从事高频交易的金融机构来说，每1毫秒I/O响应时间的提升，可以带来平均每年1亿美元的增收；亚马逊每1秒的I/O额外延迟则会造成总额高达480万美元的订单损失。与此同时，数据日益增长并呈现出多样化的特征，对存储系统也提出了前所未有的挑战：IDC报告显示，2005到2020年，数字内容将增长300倍，其中80%是非结构化数据，其增长速度是结构化数据的15倍。

通过上述数据可以看出，企业正面临着海量新型数据，而这些数据还在持续增长——这就促使企业必须重新审视传统的存储技术。

快速提升存储效能

生存在新计算时代的企业需要凭借“数据经济”赢取市场竞争，而存储在这个过程中扮演着至关重要的角色，在过去十年中，CPU性能提升了8～10倍，DRAM速度提升7～9倍，网络速度提升100倍，总线速度增长20倍，磁盘速度却仅仅增长了1.2倍，显然，磁盘阵列已经成为IT系统中的短板。另外，随着存储、管理和利用数据的成本不断上升，企业越来越重视数据管理的成本问题，而闪存技术的出现则可以很好地解决上述问题，帮助企业更高效、快速地使用数据。

闪存是一种高效的可重写内存，能够将服务器和存储系统的读写响应时间从毫秒缩短到微秒，实现多个量级的提升。它不包含机械活动部件，因此，该技术也比传统的旋转式硬盘驱动器更可靠、更耐用、更节能。也正是这些优点使闪存在电子消费品领域得到广泛普及，并且应用于各种设备中，包括手机和平板电脑。而今天，随着企业数据的爆炸式增长，对分析洞察能力越来越快的要求，以及数据中心能源成本的日益提高，闪存已经成为企业快速提升存储效能的关键要素之一。

受到拥有成本、应用环境等方面的影响，闪存分为全闪存阵列和混合阵列，就市场层面而言，目前采用混合阵列的闪存产品使用更为广泛。在Gartner关于2012年基于闪存的存储阵列市场分析报告中可以看出，主流厂商对于全闪存阵列的起步相对较晚，反而是一些初创公司在这方面占尽先机，不过，随着企业对于全闪存需求的日益旺盛，主流厂商也纷纷开始布局该市场，通过收购TMS，IBM成功推出了全闪存阵列产品，并且较早推向用户；同年EMC了新的Xtrem闪存产品家族，包括已开始向精选客户交付的XtremIO全闪存阵列；尽管NetApp基于Engenio传统阵列架构推出的全闪存版本被认为是过渡版本，但其专为全闪存构建的FlashRay也计划于2014年推出正式版本。

由于闪存的经济性和高性能，这项技术将会对企业产生革命性的影响，尤其是对于事务密集型应用。大数据、社交网络、移动互联和云技术重塑了今天的企业环境，这一切需要更快速、更高效、更容易接入的业务洞察力，而闪存正是提供这一能力的有效方案。

用闪存进行数据存储，就像是将信息放在一本无所不包的大百科全书里，你可以在这里找到你所需的信息，而不需要挨个地在书架上翻阅不同的书。因为，数据无需任何物理迁移便可直接检索，因此可显著缩短访问时间。

相比之下，将数据存储在硬盘（HDD）上就像是将信息存放在图书馆书架上的书里一样，当需要访问数据时，你必须从不同的书架上找到相应的书籍。这种物理（或机械）过程很缓慢，访问时间也很长。因此，闪存阵列的一个主要优势就是能够以持续速率提供高水平的性能，从而显著提升响应时间。

全闪存 引领超高速体验

受到成本等因素的限制，此前企业采用的闪存产品多为混合阵列；但进入2013年，随着全闪存技术的成熟以及价格的走低，越来越多的企业开始关注并使用全闪存阵列。

当然首先我们要承认，无论是混合型阵列还是全闪存阵列，闪存都有显著的性能优势。为了保持性能的持续性，闪存量必须能够支持数据工作区的单个或多个应用。混合型阵列的经济优势体现在适量闪存和旋转介质（spinning media）的结合上。然而，在超高速缓存方案中，数据的应用要求需要从旋转介质中搜索数据，这会导致超高速闪存的缺失。这些要求最终会导致混合型的总体性能要次于全闪存阵列。对于要求最高性能和最低延迟的应用来说，全闪存阵列能够提供最佳方案。混合型和全闪存这两种方案的应用在未来几年会显著增加。但闪存技术向全闪存阵列靠拢也会导致其成本越来越接近旋转介质的成本。

IDC在其《全球企业全固态存储阵列2013～2016年预测》中便指出：“闪存改变了一切……它改变了业务速度，使‘实时’成为一种预期，而不是一种愿望。”据IDC有关报告显示，闪存市场将在未来几年出现明显扩张，以平均每年58.5%的速度增长，并于2016年达到16亿美元收入。届时，全球闪存年出货量将达611PB，而在2013年这一数据仅为31PB。

得益于其在成本方面取得的重大进展，越来越多的企业采用闪存技术。全新闪存控制器具备处理更大存储容量的能力，可将全闪存配置的价格减少达46%。例如，Hitachi Accelerated Flash使闪存的价格仅为高性能SAS硬盘的4倍，与传统闪存阵列价格相比，降低了10倍。此外，控制器的压缩和重复数据删除功能可将有效容量提高5倍以上，进一步降低闪存的成本。IDC表示，固态存储阵列解决方案的价格将以每年28.7%的速度下降，将从2012年的11.12美元/GB下降至2016年的2.88美元/GB。

分层存储 混合架构显身手

尽管如此，由于闪存每GB的成本仍然高于硬盘，很多企业并没有急于用全闪存配置取代其原有的硬盘阵列，毕竟并非所有企业或业务系统对于速度都有着极高的要求。一些企业可能更倾向于通过可扩展和混合等方式以满足其不同层面的业务需求。在这种情况下，企业需要的也许就是在现有基础架构上增加闪存而已。

通过采用混合这一方式，企业可将使用频繁的数据存储在高性能的基于闪存的存储上，而将不常用的数据存储在成本更优的硬盘上。如今，这个过程可通过智能缓存和自动存储分层等技术来实现自动化，让企业在部署和使用基于闪存的存储时更便捷。例如，为企业现有阵列增加像Hitachi Accelerated Flash这样的闪存控制器，并使用数据分层软件，便可自动将需要高性能应用程序的数据引导至闪存。这样，企业既可获益于闪存的高性能，同时也可继续利用硬盘存储解决方案的大容量优势。

这种混合阵列可以加速提升主要工作的性能，如文件服务、技术应用、Microsoft Exchange、数据库、以及桌面虚拟化和服务器虚拟化等。打个比方，用混合阵列来支持虚拟桌面（VDI），其中经常访问的启动和登录文件可被缓存在闪存中，同时用户可以使用大容量硬盘创建和存储他们自己的桌面。

硬盘阵列非常适用于需要大量存储空间，但对性能要求不高的应用程序，如文件存储应用程序或备份和恢复任务，企业可采用高容量SATA磁盘，其容量最高可达4TB，或者使用更高速的SAS盘，亦或是二者相结合，其成本仅为每GB几美分。总之，混合阵列为全闪存阵列提供了一个极具成本效益的替代选择，可信赖的硬盘存储将继续承担企业存储环境中最繁重的工作。硬盘在价格与容量方面仍然具有无以比拟的价值。换而言之，它使用频率少，但是却可以存储更多。