定义

全闪存阵列(AFA)

什么是全闪存阵列?

全闪存阵列(AFA),也称为固态存储磁盘系统或固态阵列,是一种外部阵列存储阵列只使用flash媒体进行持久存储。闪存用于替代长期以来一直和网络存储系统关联的旋转硬盘驱动器(HDD)。

销售全闪存阵列的厂商通常允许客户在同一个机箱中混合闪存和磁盘驱动器,这种配置被称为混合阵列.然而,这些产品往往代表了供应商试图通过用flash替换一些媒体来改造现有的磁盘阵列。

全闪存阵列设计:改装或专门制造

其他供应商出售专门设计的系统,从头到尾只支持flash。这些模型还嵌入了广泛的软件定义的存储特性来管理阵列上的数据。

AFA的一个典型特征是包含了本地软件服务,使用户可以直接在阵列硬件上执行数据管理和数据保护。这与服务器端闪安装在标准x86服务器上。将闪存插入服务器比购买全闪存阵列便宜得多,但还需要购买和安装第三方管理软件以提供所需的数据服务。

所有领先的闪存供应商都为基于阵列的数据管理服务编写了算法,包括克隆、压缩和重复数据消除(无论是内联操作还是后处理操作)、快照、复制和精简资源调配。

与基于磁盘的阵列一样,全闪存阵列在存储区域网络或网络连接存储环境中提供共享存储。

全闪存阵列与磁盘阵列有何不同

闪存是一种非易失性存储器,没有运动部件(非挥发性物质),它可以被擦除并在称为.它是可擦除可编程只读存储器(EEPROM)的一种变体,它之所以叫EEPROM是因为内存块可以用一个动作或闪存擦除。闪存阵列可以在固态硬盘(ssd)比机电磁盘驱动器快得多。

与基于磁盘的存储相比,全闪存阵列的优点是在业务应用程序进行数据读取查询时具有全带宽性能和较低的延迟。AFA中的闪存通常采用SSD的形式,其设计类似于集成电路。

纯存储闪片
纯存储FlashBlade企业存储阵列的映像。

Flash比旋转盘更贵,但多层细胞(MLC)闪光,三电平电池(薄层色谱)、NAND闪存和3 d NAND闪存降低了拥有成本。这些技术可以实现更高的闪存密度,而无需缩减NAND单元的成本。

MLC闪存比单级电池慢且不耐用(SLC),但许多公司已经开发出软件来改进它穿水平使MLC为企业应用程序所接受。SLC flash仍然是具有最高输入/输出要求的应用程序的选择,并且也被公共云提供商广泛使用。然而,TLC flash比MLC降低了更多的价格;尽管在性能和耐久性之间进行权衡这可以通过软件来缓解。

全闪存阵列与混合阵列

全flash阵列是指只包含flash盘的存储阵列,而混合阵列是flash盘(ssd)和传统hdd的混合存储阵列。hdd通常被称为容量层,ssd通常被称为性能层。

混合阵列有两种常用方法。第一种方法是,存储管理员只需在性能池或容量池的顶部创建一个虚拟磁盘。这使管理员能够灵活地选择最适合工作负载的存储类型和有效容量。这可能特别有用在混合云环境中,因为混合云通常承载着混合的工作负载具有不同的存储要求。

另一种选择是将性能层用作缓存。热数据(最近创建或访问的数据)将自动移动到性能层,因此任何访问该数据的人都将体验SSD级别的性能。随着数据冷却,访问频率降低,冷数据将自动移动到容量第三层在性能层中为新数据腾出空间。使用此方法的优势在于,它为企业提供了一种方式,使其达到与全闪存阵列相当的存储性能水平,但成本要低得多。此外,混合阵列使企业能够实现更高的总体存储性能存储容量超过了全闪存阵列的容量。

购买全闪存阵列的注意事项

决定购买AFA不只是简单地比较供应商的产品。在购买AFA之前,有许多因素必须考虑,包括:

  • 应用程序性能。为特定应用程序集提供大规模性能提升的全闪存阵列可能无法为其他工作负载提供同等的好处。例如,在闪存中运行虚拟化应用程序并进行内联重复数据消除和压缩往往比支持流媒体(其中包含唯一文件)的闪存更具成本效益是不可压缩的。
  • 阅读性能。all-SSD系统将在最大、最小和平均延迟上产生比HDD阵列更小的变化。这使得flash非常适合大多数读密集型应用程序。
  • 写性能。写密集型工作负载需要一种特殊算法来收集SSD同一块上的所有写操作,从而确保软件始终将多个更改写入同一块。
  • 耐力垃圾收集SSD也会出现类似的问题。闪存单元只能承受有限的写入次数,因此磨损均衡可用于提高闪存耐久性。大多数供应商设计其全闪存系统以最大限度地减少垃圾收集和磨损均衡的影响;不过,具有写密集型工作负载的用户可能希望独立测试供应商或的阵列来确定最佳配置。
  • 费用尽管为该系统支付了更高的预付费用,但购买AFA的用户可能会看到存储成本随着时间的推移而下降。这与全闪存阵列增加的CPU利用率有关,这意味着组织需要购买更少的应用服务器。
  • 数据中心影响。AFA的物理大小小于磁盘柜的物理大小,减少了机架数。系统中机架的减少也减少了数据中心产生的热量和消耗的冷却功率。

全闪存阵列供应商,产品和市场

Flash最初是作为少量ssd在其他全硬盘系统中引入的,目的是创建一个小的闪存层来加速一些关键应用程序。因此,混合闪光阵列诞生了。

随着软件的出现,发展的下一个阶段到来了,该软件使SSD能够充当磁盘存储的前端缓存,从而在阵列上运行的所有应用程序中扩展了更快性能的好处。

现已解散的Fusion io供应商是fast flash的早期先驱。Fusion io于2005年推出,销售外围组件Interface Express(PCIe)装有闪存芯片的卡片。将PCIe闪存卡插入服务器插槽使数据中心能够提高传统服务器硬件的性能。Fusion io于2014年被SanDisk收购,随后于2016年被西方数字公司收购。

较早破土动工的还有小提琴公司,该公司的系统——采用定制硅材料设计——迅速赢得了客户,推动了2013年在公开市场的崛起。到2017年,小提琴被集成了复杂软件数据服务的全闪存竞争对手超越。在申请破产后,该供应商于2018年被私人投资者重新推出,更名为小提琴系统(Violin Systems),重点是向托管服务提供商出售全闪存存储。

全闪存阵列比较
独立分析师Logan G.Harbaugh比较了各种全闪存阵列。该图表创建于2017年8月。

全闪存阵列供应商,如Pure Storage和XtremIO (Dell EMC的一部分),是最早将内联压缩和数据重复数据删除纳入其中的厂商之一,大多数其他供应商现在将其作为标准功能。添加重复数据删除技术使AFAs有机会与基于更便宜的旋转介质的存储设备实现价格平价。

所有领先闪存阵列产品的样本包括:

  • 戴尔EMC SC
  • 戴尔EMC PowerStore
  • 戴尔EMC PowerVault
  • 富士通
  • 惠普公司(Hewlett Packard Enterprise)的Alletra
  • 日立Vantara虚拟存储平台
  • 华为OceanStor
  • IBM FlashSystem
  • NetApp全闪存FAS
  • NetApp SolidFire系列——包括NetApp HCI(超融合基础设施)
  • 纯存储FlashArray
  • 纯FlashBlade
  • Tintri系列
  • 这款h系列Tintri

对混合阵列用例的影响

下降的闪存价格、数据增长和集成的数据服务增加了对许多企业的所有Flash阵列的吸引力。这导致业界猜测所有闪存可以替代混合阵列;尽管如此,仍然有充分的理由考虑使用混合存储基础设施。

HDD以相当低的每GB成本提供可预测的性能;尽管如此,它们使用的功率更大,速度也比闪存慢,导致每秒输入/输出(IOPS)的成本更高。所有闪存阵列的每IOPS成本也较低,再加上速度和功耗较低的优势,但它们的前期采集价格和每GB成本较高。

混合与全闪存阵列
在选择混合或全闪存阵列时,评估当前和未来的业务需求非常重要。

混合flash阵列可以使企业在相对较低的成本和均衡的性能之间取得平衡。由于混合阵列支持大容量磁盘驱动器,它提供了比AFA更大的总存储空间。

全闪光NVMe和NVMe over fabric

基于非易失性存储器express的全闪存阵列(NVMeflash技术代表着下一个成熟阶段。NVMe主机控制器接口通过使应用程序直接与后端存储通信来加快数据传输。

NVMe是一种更快的替代品小型计算机系统接口在主机和目标设备之间传输数据的标准。NVMe标准的开发是由NVM Express Inc.赞助的,这是一个由100多家技术公司成员组成的非营利组织。

NVMe标准被广泛认为是串行连接SCSI和串行高级技术连接协议的最终继承者。NVMe形式因素包括插件卡,U.2 2.5英寸和M.2 SSD设备。

一些基于nvme的可用产品包括:

  • HPE Alletra 9000 4-way NVMe Storage Base
  • 超微型超级存储系统
  • 纯存储FlashArray//X
  • Tintri NVMe闪存N系列

一些nvme flash初创公司也在将产品推向市场,包括:

  • 埃克塞雷罗。软件定义的存储在任何x86服务器上运行。
  • 延伸。提供基于开放标准的NVMe,而非结构(NVMe)站台。
  • 展馆数据系统。构建超并行闪存阵列。

目前,存储供应商似乎专注于创建基于NVMe的闪存存储系统。这些系统将定制的NVMe闪存模块集成为一个结构,以代替一堆NVMe SSD。

NVMe- of传输机制可以实现主机设备与NVMe存储设备之间的远程连接。

超级融合基础架构中的所有闪存存储阵列

HCI系统将计算、网络、存储和虚拟化资源结合为一个集成的设备。大多数hyper-convergence产品设计为将磁盘用作前端存储,依靠适度的闪存缓存层来加速应用程序或用作冷存储。

但是,所有flash HCI节点都可以广泛使用。

这是最近更新的2021年8月

关于all-flash array (AFA)

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