浪潮HF系列闪存存储

“闪电”划过赛道——业务对数据速度的追求从未止步

当今时代，一切前进的步伐都在加速跨越。“时间”这一维度愈加成为衡量“优胜”与“潮流”的核心标准。然而“多快”可以让存储系统用户满意？

刚刚结束的2015年北京田径世锦赛男子100米决赛中，博尔特这道“闪电”，只用了9790毫秒(9.79秒)就划过了长长的赛道。中国飞人苏炳添改写了亚洲记录，仅耗时10060毫秒(10.06秒)。在世界级的争霸赛中，短短270毫秒的时间优势意味着领先八个身位。

270毫秒的等待，在数据服务系统中却是不可想象的慢动作：市场上常见的廉价监控级别磁盘随机读写寻道时间为12到20毫秒，希捷SATA磁盘的随机读写寻道时间在8.5到9.5毫秒，SSD固态盘寻址时间为0.08毫秒到0.16毫秒。组合为系统，闪存存储普遍宣称亚毫秒级延迟，而传统存储延迟值多在10到20毫秒或更长。更有一些用户从未关注这个数值，他们更直接的体会是“太慢了！”

单纯从速度而言，应用系统及后端数据响应越快的企业，用户体验越好，核心技术竞争力越强。借助闪存介质及领先的数据处理技术，浪潮HF系列闪存存储在十万、数十万IOPS性能高压之下，能够提供给用户0.1到0.5毫秒的典型读写延时值，让业务获得更好的用户体验。

闪存存储，一半是火焰，一半是海水

闪存介质在速度上对比传统硬盘，具备先天的优势。这是它“火焰”的一面，高IOPS、低延迟，带给应用系统更快的速度、更佳的响应。However，企业对数据中心的需求是多维的。那么问题来了，除了性能，企业在数据可靠性、容量扩展性、性能横向扩展能力、主动化服务监控和成本效率控制等方面还有更多的要求。比如在VM和VDI环境下，企业不仅需要强劲的性能支撑更多的VM、更多的用户，还需要一台能够提供足够容量并具备全面服务能力的存储系统。

这就是考察存储系统“海水”的特征了——闪存存储在提供高性能之外，能不能像传统企业级存储系统一样，提供企业级稳定性、跨网数据传输复制能力，或者借助最新的“存储集群”技术，展现其博大精深的一面呢？

火焰和海水，如何兼得？

火焰和海水，很难兼得。这里说“很难”，不是“不可能”。存储厂商为了追求闪存介质带来的高性能、低延迟，在走着不同的弯路：表面上看，最简单的方式就是在原有存储架构之上用上“存储分层”或者“二级闪存缓存”，前者曾在分级存储管理(HSM)和信息生命周期管理(ILM)的年代大行其道，后者则派生出存储控制器插PCI-E卡或SSD盘的多种折腾流派——PCI-E不能热插拔；SSD扩展成本较高，而且受到“缓存、二级缓存映射比例”影响，又不能扩展太多。在这两种方式的选择上，常常出现困惑和混淆。

观察一下行业趋势，在上述“成熟”解决方案之外，大部分厂商都在加快新闪存存储的研发。为什么有了架构在原有存储系统之上的“闪存存储解决方案”，还需要重新开辟新路呢。这就在于，若想合理利用闪存介质的“火焰”之力，让它与“海水”融合，就需要结合闪存的读写算法，对数据读写方式做出优化，解决“闪存写入放大效应”和“无效数据块回收”等多项问题。

浪潮闪存存储=闪存性能+企业级方案特性

浪潮HF系列闪存存储产品及解决方案，就是这样一种，既借助闪存介质的特性、重新定义数据处理方式，又融合企业级存储解决方案特性，更加入大数据运维数据分析能力的闪存存储解决方案。

图.浪潮HF系列闪存存储

浪潮HF系列闪存存储，可在3U标准机架空间内，最大提供150000 读/写IOPS性能(0.1ms延迟)，同时最大提供1000TB数据库存储空间或100TB VDI存储空间，并自带数据复制容灾许可证。具体来看HF2000/3000/5000/7000可分别提供2万、3万、9万、15万IOPS，且时延小于0.5ms。与市面上常见的全闪存阵列相比，它胜在存储空间密度和空间尺度。与市面上常见的高密度NL SAS磁盘存储系统相比，它胜在超高性能及超低延迟。换句话说，浪潮HF系列闪存存储，仅占用3U标准机架空间，600W耗电，即可：

支持150000 IOPS Oracle DBMS或Orion性能，或者以TailoredDatacenter Integration方式部署支持6个SAP HANA节点。

支持5000个VDI用户，每个用户享有20GB可用空间(行业平均建议值24GB)，20 IOPS(50%读50%写，4KB数据块，<0.5毫秒延迟)。

支持100000 MS Exchange用户，每用户享有1GB可用空间、接近1 IOPS(MS要求>0.1 至0.12 IOPS)。

支持数据容灾复制。

如果您有兴趣，可以把上述计算重来一遍，把数值统统乘以4。因为浪潮闪存存储支持存储集群扩展，可以做到4节点8控制器SAN集群。

值得一提的是，以上的特性都建立在高可用基础之上。浪潮闪存存储采用双控制器配置，在单控制器故障时，可做到性能不下降。

如果这么说，您的概念还不是很清楚的话，下表可以给您一个比较直观的感受。

表. 浪潮HF闪存存储和全闪存、传统存储对比

这么多的优良特性，是如何实现的呢？下面就让小编为您一一道来。

3大核心技术，提升整体表现

浪潮HF系列闪存存储对系统底层架构做了全面优化。在硬件层面动态使用SSD和NL SAS硬盘，SSD盘作为读缓存区使用，NL SAS硬盘作为实际存储区使用，SSD缓存区可以在线动态灵活调整和扩展。在软件层面，创新使用了“智能缓存加速”和“顺序化整理写入”技术，显著提升数据操作速度，同时提供无损性能的快速数据压缩功能，有效提升存储容量。

核心技术1：智能缓存加速技术

数据从内存写入后端磁盘时，有别于传统无差别对待的cache数据更新方式，HF系列产品会自动地判别出“有缓存价值的数据”和系统元数据，预先写入缓存区。

在数据访问的过程中，浪潮闪存存储自身维护“cache数据块热度表”，设定并跟踪多个热度等级。当新的热点数据产生时，会优先剔除没有特殊锁定标记的、最冷的数据块。相比传统的先进先出(FIFO, FirstIn FirstOut)策略，对cache数据的管理更加精细，有效提升缓存命中度，降低时延。

随着cache命中率提升，HF系列可提供更高的IOPS

（图示为HF入门级设备）cache数据块热度表

（示意图）

核心技术2：顺序化整理写入

大家可能看到“SSD缓存区”字样，就会联想，性能提升是不是借助完全SSD介质实现的啊？浪潮闪存存储的优势就是，它的写入性能在很多场景下甚至优于读取性能。这是怎么实现的呢？

针对前端应用写入的大量的不同尺寸的小块IO，HF系列产品会自动将其聚合为一段段连贯的数据条带。每当该条带达到若干MB，如4.5MB (这个数值意味着后端9块数据盘的一个完整512KB连贯写入)，就将其顺序写入后端磁盘。这一技术可将随机写入完整地转化为顺序写入，利用写入操作顺序化整理极大地发挥了后端磁盘的性能，降低访问延迟。同时，后端磁盘组采用优化过的三重校验保护机制，保障数据安全可靠。

图. 顺序化整理写入技术

核心技术3：在线全局数据压缩

浪潮HF系列闪存存储运用性能优先的压缩算法对数据进行压缩。借助多核CPU的配置环境，该算法的速度值可超过系统性能理论极限值，不会对存储系统的数据写入、读出的过程带来性能损耗。视数据类型而定，HF系列平均可以达到2到20倍的数据压缩比率。而传统存储采用的压缩算法，往往更注重压缩比，较少用于高性能场景。

在线数据压缩功能可实现2到20倍的可用空间提升

图. 在线数据压缩功能(以2倍空间提升为例)

以上关键技术的应用使HF系列产品消除了对后端磁盘数的依赖，单一数据盘可支持的IOPS高达10000，与传统定义NL SAS单盘150~180 IOPS数值相比，提升50-70倍。

享有闪存的性能，并额外获得更好的整体表现

浪潮HF系列可提供高达15万IOPS的随机访问性能或数GB的顺序访问带宽，提供超过百万TPM的Oracle TPC-C性能值，支持数千虚拟桌面VDI高速运行，以及数万MS Exchange邮箱的日常访问操作。

同时，浪潮闪存存储适应Oracle、SAP HANA、MS Sql Server、VMware、CITRIX、HyperV、MS Exchange、Notes环境，满足数据库、服务器虚拟化及最终用户计算、消息与协同应用，支持数据快照、存储级别冗杂复制以及存储集群横向扩展场景。

也就是说，企业以混合阵列的投资拥有浪潮HF闪存存储，可享有闪存的性能，并额外获得更好的整体表现。