智能存儲選擇：如何評估固態(tài)硬盤

隨著企業(yè)業(yè)務(wù)的發(fā)展，其對于更快的存儲需求也隨之增長，許多企業(yè) 正在考慮從硬盤驅(qū)動器(HDD)切換到固態(tài)硬盤(SSD)。SSD不僅增加了I/O(輸入/輸出)吞吐量同時能夠帶來更大的功率密度，進(jìn)而能夠加快應(yīng)用程 序的運行，并降低數(shù)據(jù)中心的碳排放量。上述兩大因素是評價SSD驅(qū)動器的一個令人信服的論據(jù)。但是，針對于您企業(yè)特定應(yīng)用程序的環(huán)境技術(shù)而言，如何在對兼 顧成本和性能準(zhǔn)確比較的基礎(chǔ)上來確定您企業(yè)環(huán)境的最佳組合方法呢?

容量、吞吐量和每千兆字節(jié)的成本都已經(jīng)是老的評估存儲的準(zhǔn)則了。但 是，這些相關(guān)指標(biāo)是評估固態(tài)硬盤的唯一指標(biāo)嗎?僅僅拿這幾項指標(biāo)來比較硬盤驅(qū)動器與固態(tài)硬盤也是合理的嗎?事實上，現(xiàn)如今的企業(yè)似乎更傾向于以簡單實用的 標(biāo)準(zhǔn)來比較兩種驅(qū)動方式，而并非Flash SSD硬盤類型在耐力方面的巨大變化，以及硬盤驅(qū)動器相對較低的性能使得任務(wù)變得更復(fù)雜方面了。

行業(yè)內(nèi)采用硬盤驅(qū)動器已經(jīng)有60年的歷史了，這使得該解決方案已經(jīng)成為我們腦海中進(jìn)行存儲選擇時永久根深蒂固的選擇了。但是，技術(shù)是指不斷發(fā)展的，所以 我們必須適應(yīng)技術(shù)發(fā)展的步伐更新我們的思維。硬盤驅(qū)動器不易產(chǎn)生磨損。但也有一些可能會運行失敗，絕大多數(shù)均會在其被徹底淘汰之前，被取代或升級。沒有嚴(yán) 格的限制，使用簡單可以是您企業(yè)選擇存儲設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)。而您企業(yè)需要不斷的購買和使用驅(qū)動器，這使得存儲成本成為您最為關(guān)注的焦點;因此對每GB存儲成本的 度量標(biāo)準(zhǔn)最為普及。

固態(tài)硬盤是不同的，NAND技術(shù)的本質(zhì)使得只有有限數(shù)量的程序擦除周期或?qū)懭氲津?qū)動器。這種限制基本上使得SSD固態(tài)硬盤成為易耗品，在評估固態(tài)硬盤與硬盤驅(qū)動器時，必須考慮到總成本的計算。而當(dāng)查看SSD的類型及其相關(guān)I/O性能時，這一事實顯得更加重要。

SSD與HDD ：評估總體擁有成本

存儲網(wǎng)絡(luò)行業(yè)協(xié)會(SNIA)針對一款給定的應(yīng)用程序在比較HDD和SSD時應(yīng)該考慮哪些因素進(jìn)行了深入的分析。他們的結(jié)論是，進(jìn)行總擁有成本 (TCO)方面的評估是比較HDD和SSD時最能夠提供現(xiàn)實依據(jù)的因素，其能夠評估出部署存儲系統(tǒng)在其生命周期內(nèi)的直接成本和間接成本。

直接成本，通常是勞動力和資本成本，其為我們所熟悉，也比較容易衡量，但間接成本則是比較復(fù)雜的。行業(yè)研究表明，經(jīng)營存儲設(shè)備超過三年的費用遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了其購買成本。因此，要得到一個完整的總體擁有成本，有必要客觀地考慮所有相關(guān)數(shù)據(jù)，包括下列費用：

采購費用

對于采購成本的分析必須包括每臺驅(qū)動器的成本、軟件許可證以及不同架構(gòu)的選項。舉個例子，對于高度隨機I/O事務(wù)的應(yīng)用程序(例如：Exchange電 子郵件，銀行交易等)，單個固態(tài)硬盤可以取代10個或更多的硬盤陣列，從而導(dǎo)致更少的碳排量，更高的性能，以及支持成本較低的硬件和軟件許可。

保養(yǎng)及維修費用

HDD硬盤年故障率在2%至8%之間，所以，使每年會有多達(dá)1/12的硬盤部署運行失敗。這樣，更換驅(qū)動器的人工成本及其造成的任何系統(tǒng)停機時間都必須 考慮進(jìn)來，以準(zhǔn)確估計這些成本。除了這些因素，固態(tài)硬盤必須被視為一個可消費產(chǎn)品，其耐久性依賴于多個因素，根據(jù)制造商和設(shè)計的不同而有所不同。我們將在 后面詳細(xì)比較這一點。

電力和冷卻費用

在0級和1級存儲系統(tǒng)，選擇SSD固態(tài)硬盤可節(jié)省超過80%的總存儲系統(tǒng)的能源 需求。這種計算需要考慮很多元素，而不僅僅是缺乏旋轉(zhuǎn)介質(zhì)、擺動的讀/寫磁頭、執(zhí)行器和旋轉(zhuǎn)電機。最終，固態(tài)硬盤擁有更大的功率密度，使得其優(yōu)勢得以突 顯;采用更少的驅(qū)動器可以以較少的功率提供相同的吞吐量，而其帶來的額外好處是需要的空間和冷卻資源更少。

RAID配置

使用RAID配置是提高性能和可靠性的標(biāo)準(zhǔn)做法。傳統(tǒng)的RAID配置掩蓋了HDD硬盤驅(qū)動器中高I/O的固有延遲。新的SSD友好的RAID能夠開發(fā)和 提升SSD的性能和可靠性。在RAID級別之間的權(quán)衡可以顯著改變性能，成本和可靠性，所以相對的好處必須被分解成一個完整的TCO分析。

SNIA提供了微軟Excel電子表格的TCO計算格式下載。這個表格涵蓋了所有這些因素。

SSD與HDD新規(guī)則比較計算一個完整的TCO是一個重要的學(xué)科，但是，對于SSD的類型和設(shè)計的直接比較而言，一些簡單的指標(biāo)是有用的。在HDD時代的經(jīng)驗法則措施包括衡量每 GB存儲的成本費用和I/O吞吐量。 SSD的特性削弱了每GB成本的相關(guān)性，這意味著測試I/O吞吐量對于固態(tài)硬盤是必須的，以確�？梢詫︱�(qū)動器類型之間進(jìn)行真實世界性能的精確比較。

這種情況帶來了兩個新的規(guī)則：

1、采用每兆字節(jié)的寫成本($/TBW)作為比較的關(guān)鍵指標(biāo)。

2、在適合于SSD的標(biāo)準(zhǔn)化測試的基礎(chǔ)上進(jìn)行性能比較。

為什么要比較產(chǎn)品的耐久性

各種用于創(chuàng)建SSD固態(tài)硬盤的NAND技術(shù)都有有限的生命。在執(zhí)行力一定數(shù)量的寫操作之后，從某一點上，其邏輯門降解，它們將不能再可靠地存儲數(shù)據(jù)。 SSD制造商們采取了多種方法來管理和保證產(chǎn)品耐久性，這導(dǎo)致了產(chǎn)品性能和價格組合的不斷上升，一定程度上迷惑了買家，尤其是因為大多數(shù)企業(yè)級硬盤都是五 年的保修。關(guān)鍵的因素是，保修總是與保修期內(nèi)所規(guī)定的寫操作數(shù)量相關(guān)聯(lián)的。這一限制有著顯著的影響，并且顯然對于企業(yè)在做出購買決定時的影響是至關(guān)重大 的。

以最低的$/GB成本而不參考產(chǎn)品耐久性進(jìn)行采購的方案就像買了一個廉價的輪胎;其可能暫時是可以用的，同時也有5年的保修，但如果保修限制其一年只能跑一千英里呢?

下面是比較兩種SSD硬盤的一個例子，二者都有五年質(zhì)保。

尋找“正確”的存儲解決方案

如果單純只考慮硬盤的價格，那么，購買SSD - A是一個容易的決定，因為它的價格只有SSD -B的一半。然而，如果考慮產(chǎn)品耐久性的因素在內(nèi)，您會發(fā)現(xiàn)自己每六至八個月要更換一次SSD-A。而SSD –B則提供了驅(qū)動器最好的使用壽命，是真正有價值的。

規(guī)范的SSD性能測試

在SSD中管理NAND閃存設(shè)備，以優(yōu)化驅(qū)動器的整體性能是復(fù)雜的。閃存管理的有效性，會影響驅(qū)動器的性能測量，而其是由幾個因素決定的：該驅(qū)動器在測試前的狀態(tài)，工作負(fù)荷模式(如讀/寫組合和寫入塊規(guī)模)和數(shù)據(jù)模式。

例如，當(dāng)對一個新開箱(FOB)的SSD進(jìn)行I/O吞吐量測試時，新開箱(FOB)的驅(qū)動器的性能將優(yōu)于相同的已經(jīng)在使用的SSD。而隨著使用的持 續(xù)，F(xiàn)OB驅(qū)動器的性能將變成一個穩(wěn)定的狀態(tài)，而在這一個穩(wěn)定的狀態(tài)點上測量，才能準(zhǔn)確反映驅(qū)動器的實際使用性能。即新開箱(FOB)的驅(qū)動器剛開始的性 能和穩(wěn)定狀態(tài)的性能之間可以有一個顯著的差異。

SNIA已評估了這些不同因素所帶來的影響，并制定了企業(yè)級固態(tài)存儲驅(qū)動性能試驗規(guī)范，可供下載。

性能數(shù)據(jù)的評價應(yīng)始終使用符合此規(guī)格，以保證與驅(qū)動制造商一樣的測試數(shù)據(jù)。

但即使不那么正式的內(nèi)部測試，也將需要在測量之前遵循基本的步驟改進(jìn)。測試人員需要恢復(fù)到出廠默認(rèn)狀態(tài)，讓SSD驅(qū)動器通過連續(xù)寫入兩倍的工作量，然后運行測試腳本，直到達(dá)到一個穩(wěn)定的狀態(tài)。

對于大多數(shù)企業(yè)應(yīng)用程序而言，現(xiàn)實比較HDD和SSD之間性能表現(xiàn)，SSD的性能占優(yōu)勢;而在價格方面，SSD較之HDD更是將逐步突顯出其優(yōu)勢來。

所以，當(dāng)下次您的企業(yè)決定是否轉(zhuǎn)移到采用固態(tài)硬盤時，考慮一下TCO，$/TBW成本和SNIA的性能數(shù)據(jù)吧。然后，您只需簡單的對比這些數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)自己就會說話了。