最早在2013年3月5日EMC對外發(fā)布了全新的Xtrem系列產(chǎn)品，并且EMC已經(jīng)將它所有的閃存陣列產(chǎn)品都歸到了新品牌Xtrem之下，一是XtremSF閃存卡(SF代表服務器閃存)如PCIe應用加速器，EMC同時推出4款具備業(yè)界領先性能新的PCIe卡；二是XtremSW(軟件)包括之前被稱為VFcache的高速緩存解決方案，明確了新的XtremSW Cache軟件和套件路線圖；三是純閃存陣列XtremIO。XtremIO是EMC在去年5月份收購的一家公司，這家公司在2009年開始做全閃存陣列，在去年被EMC收購后，它的產(chǎn)品現(xiàn)在正處于精選客戶的交付使用階段。

 
“我們使用閃存來干什么呢？”

在閃存世界里，存在幾個不一樣，性能不一樣、成本不一樣、使用方式不一樣、產(chǎn)品設計也不一樣，需要利用這四個不一樣，充分發(fā)揮出閃存的能力。

我 們使用閃存來干什么呢？現(xiàn)實中，閃存是提供傳統(tǒng)機械硬盤所不具備的性能。首先它們的反應時間區(qū)別很大。使用15000轉的傳統(tǒng)機械盤，其反應時間大概是幾 毫秒，這個反應時間就是整個硬盤的服務時間，包括反應時間和磁頭定位時間，還有內部傳輸時間，因為內部傳輸余整個服務時間相比太小，所以大家?guī)缀蹙秃雎?了。嚴格意義上來說，反應時間是指接到命令以后，去做出反應的時間，一般情況下15000轉的盤是2、3毫秒，而7200轉的盤是5、6毫秒。而EMC放 置在服務器內的閃存盤，它的反應時間大概0.5毫秒，即500微秒，而插在PCIe的閃存卡反應時間更快，大概低于0.1毫秒，即100微秒。顯然，它們 與傳統(tǒng)機械硬盤相比，閃存盤的反應時間明顯極快。

其次，它們提供的IOPS不一樣。對于15000轉的傳統(tǒng)機械硬盤，通常它能提供的 IOPS比較大的值是300，通?？蛻糇霎a(chǎn)品的工作負荷的分析時，推薦IOPS在150到180，使得硬盤利用率大概低于70%比較合適。而對于7200 轉的2TB、3TB的SATA盤，通常推薦低于80個IOPS。可是，對于閃存盤來說，廠商可以提供5萬個IOPS，但是EMC推薦給客戶大概1萬個 IOPS。服務器閃存卡提供的性能更進一步，能夠達到二三十萬個IOPS。

再次，它們提供的成本也是不一樣。早在2008年當EMC第一 次發(fā)布在DMM4上企業(yè)級閃存盤SSD時，與同等容量15000轉的傳統(tǒng)機械盤相比，SSD盤大概是它的30倍左右，后來經(jīng)過了四年發(fā)展，SSD盤的價格 下降了88%，可是現(xiàn)在SSD盤價格仍然大概是同等容量15000轉機械硬盤的8倍到10倍，而服務器閃存卡每GB成本是高轉速傳統(tǒng)硬盤的30倍左右。

可見，性能不一樣，導致價格也是不一樣。換一個角度來看，如果每1美元能夠買到的IOPS，以15000轉的機械盤為基準，每1美元能買到5 IOPS，所以成本不一樣，性能也是不一樣。

“如何更好地利用閃存？”

既然閃存與傳統(tǒng)機械盤的區(qū)別如此明顯，那么如何更好地利用閃存？

李 君鵬詳細地介紹道：“在閃存硬件方面，有插在服務器PCIe上的閃存卡，有放在存儲陣列里的閃存盤，有SLC和MLC，SLC代表只放一個比特，要么是 0，要么是1，MLC通常是指兩個比特，0011、1011兩個狀態(tài)。不過，放在服務器PCIe上的閃存卡的高度不一樣，有的是半高，有的是全高，其長度 也有不同，有的是半長，有的是全長。再者，可能使用同一個廠商的服務器也不一樣，同時閃存卡最主要取決于控制器的不一樣。”

從他的觀點 中，筆者已經(jīng)看到EMC在閃存軟件方面著力頗多，現(xiàn)在閃存廠商可以用軟件來實現(xiàn)緩存，抑或是如Oracle設置的數(shù)據(jù)庫緩存一致性，抑或是在不同服務器上 的閃存卡做成一個池，抑或是在不同的閃存卡之間提供鏡像。當然，軟件還有其他功能，比如去重、精簡配置，還可以提供更進一步的數(shù)據(jù)服務的功能，如快照、復 制、軟件開發(fā)包，以及讓PCIe卡成為內存的擴展。“現(xiàn)在我們看到的趨勢是硬件越來越商品化，而提供的功能越來越集中在軟件方面。”

既然閃存軟件如此重要，那么該怎樣最佳部署閃存？web2.0用戶和電子商務用戶對性能要求極高，要求反應速度極快，而對數(shù)據(jù)保護、數(shù)據(jù)服務方面的要求很低。像這類用戶特別適合于服務器的閃存卡應用，如EMC的XtremSF PCIe的服務器閃存卡。

XtremSW提供硬件加速5大優(yōu)勢

其 實，在2012年，EMC就提供了XtremSW Cache(以前名為VFCache)。這是EMC長期服務器閃存戰(zhàn)略的第一步，提供了服務器端存儲產(chǎn)品，該產(chǎn)品整合在基于SLC的PCIe閃存卡上運行 的軟件。該軟件將服務器閃存DAS變成了高速緩存，提高多種關鍵任務交易和決策支持應用的性能。隨著新產(chǎn)品的推出，XtremSW Cache現(xiàn)在可以與多種eMLC和SLC XtremSF閃存卡結合使用。
    
XtremSF提供了比業(yè)界同類產(chǎn)品更好的效率、更 好的功能、更高的靈活性。XtremSF是插在服務器PCIe插槽上，屬于PCIe X8體系結構，如果插在X4插槽上，帶寬會有相應的損失。閃存通常的工作原理，它里邊有一些邏輯地址和物理地質的映射，還有一些垃圾單元的回收、閃存的管 理等功能，XtremSF所有這些功能全部在PCIe閃存卡上來做管理，提供了一致的性能。XtremSF針對現(xiàn)實當中的工作負載，為真實應用環(huán)境4K和 8K工作負載而優(yōu)化。XtremSF提供了款不同容量MLC和SLC的閃存卡。它把閃存的管理、映射、垃圾回收等等功能全部卸載到閃存卡上，減輕了服務器 的開銷，這樣可以讓服務器CPU的寶貴資源更多運行在應用程序上。

 
XtremSF在3月5日宣布推出時候，有4款產(chǎn)品，即550G、 700G、1.4TB和2.2TB，這4款全部是半高、半長。為什么采取半高、半長呢？因為有一些刀片服務器沒有那么高，如果做出來的閃存卡是全高的，那 就沒有辦法插到這些刀片服務器里面。“EMC的XtremSF 2.2TB這塊卡是業(yè)界同類高度、同類長度里邊密度最高的，它的性能也是極高的，可以達到113萬IOPS，以前像普通的盤陣要達到這么高的IOPS都是 極難的。”

 
上圖是一個TCO分析結果，該TCO分析使用10塊1.4TB XtremSF與‘F’品牌的1.2TB PCIe閃存卡比較；每臺服務器上安裝2塊卡，要求基于單個設備，隨機70/30（讀/寫）IOPS測試結果。假定費率$0.15/KWHr和電源利用效 率為1.5；每塊卡消耗25W，每臺服務器消耗600W，電力的節(jié)約基于3年計算。EMC的總體擁有成本比F品牌大概低58%，前提是假設這個應用程序需 要100萬個IOPS，是8K的混合工作負載。

總體分析來看，XtremSF硬件加速應用程序性能方面具備5個方面的優(yōu)勢，一是無與倫比 的帶寬采用PCIe X8體系結構；二是先進的垃圾回收功能，提供一致的性能；三是為真實應用環(huán)境4K和8K工作負載而優(yōu)化；四是提供多種容量的MLC和SLC閃存卡；五是卸 載引擎減少CPU開銷。

XtremSW未來支持非EMC陣營

現(xiàn)在，EMC提供一個涵蓋廣泛的、獨立于閃存卡的閃存軟件套 件EMC XtremSW Suite。這款新的軟件套件除了向作為內存的閃存和作為DAS的閃存提供先進的數(shù)據(jù)服務，還將提供更多的高速緩存功能。XtremSW Suite將為客戶提供各種功能，包括池化、高速緩存一致性、更深入的EMC存儲陣列集成以及專門針對VMware環(huán)境的增強功能。

 
作 為EMC緩存方面軟件套件XtremSW，其中第一個產(chǎn)品就是XtremSW Cache，現(xiàn)在是1.5版本，它可以將服務器的閃存從直連存儲，即 DAS，可以變成緩存。XtremSW Cache是直寫緩存，不會把數(shù)據(jù)寫到緩存卡里，而是寫到網(wǎng)絡存儲上面。XtremSW Cache是目前唯一的數(shù)據(jù)去重產(chǎn)品，這樣EMC可以使服務器的閃存卡提供額外至少20%的容量。

另外，XtremSW Cache與EMC網(wǎng)絡存儲結合，如與EMC的VMAX實現(xiàn)了集成，從VMAX上面就可以看到XtremSW所管理的閃存卡的統(tǒng)計信息，看到哪一些卷使用 了XtremSW的緩存，如果它有錯誤信息，可以通過VMAX的管理軟件報警，這就實現(xiàn)了集成功能。

還有一點，目前XtremSW Cache軟件在所有的XtremSF卡上都可以用。據(jù)李君鵬透露，“在不久的將來，XtremSW Cache軟件可以用在F品牌的閃存卡上，以后可以用在其他廠商的服務器閃存卡上。并且支持的操作系統(tǒng)包括有物理操作系統(tǒng)和虛擬化環(huán)境，像VMware和 hyperV等等。”

 
在談到XtremSW Cache未來的方向方面，李君鵬進一步表示，在不久的將來也會支持Oracle RAC環(huán)境。為什么未來除了支持EMC的XtremSF卡以外，還會支持其他廠商的服務器閃存卡？他認為，未來閃存硬件越來越商品化，而最關鍵的功能全部 是通過軟件來實現(xiàn)。XtremSW的套件未來的方向是可以用軟件把服務器閃存卡作為Cache，可以定義成直連存儲，像內置盤一樣，或者是作為內存的擴 展。

從而也將提供更多的數(shù)據(jù)服務，這種數(shù)據(jù)服務比如在不同的兩塊卡之間做鏡像，或者是這兩塊卡可以在同一個服務器上，或者是在不同的服務 器上，這些卡也可以分布在很多臺服務器上，XtremSW軟件套件會將所有的服務器閃存卡做成一個池，這個池可以服務給所有運行在這些服務器上的應用。這 便是XtremSW軟件套件的未來發(fā)展方向。

“XtremIO完全不一樣的閃存陣列”

針對XtremIO方面，李君鵬指 出，XtremIO走的是盤陣路線，使用MLC閃存卡，不會做SSD閃存池。XtremIO在打造全閃存陣列時是基于最高效的利用閃存這個角度出發(fā)，最高 效的利用閃存提供最好的數(shù)據(jù)服務、提供最好的性能、提供橫向擴展功能，從這些角度來出發(fā)為用戶提供一個完全不一樣的閃存陣列。

XtremIO 在最初設計的時候，就基于以軟件來定義閃存的功能，所用硬件全部是現(xiàn)成的商用產(chǎn)品，沒有一個硬件是特意為這個產(chǎn)品打造，采用的CPU、控制器以及里邊的 SSD盤，全部都是商用產(chǎn)品，不一樣的就是它的軟件。最關鍵的XtremIO結合了Isilon橫向擴展的體系架構和Data Domain線內數(shù)據(jù)消除的功能。

XtremIO是專為利用閃存而開發(fā)的，其真實實現(xiàn)的性能達到了全新水平，易于管理，提供先進的數(shù)據(jù)服 務。其橫向擴展架構可為需要高隨機I/O性能的應用提供更高的“功能性IOPS”，例如OLTP數(shù)據(jù)庫、服務器虛擬化、VDI(虛擬桌面基礎架構)等 應用。功能性IOPS是在目前要求最為苛刻的生產(chǎn)環(huán)境中的真實運行條件下測得的，測量時所有數(shù)據(jù)服務都啟動運行，同時存儲系統(tǒng)幾乎達到滿容量。
    

在 這些真實條件下，XtremIO系統(tǒng)的每個“X-Brick(用于XtremIO陣列的橫向擴展基本構件)”的性能超過了150K功能性、4K混合性讀/ 寫IOPS以及250K功能性、4K讀IOPS，而當橫向擴展至由8個X-Brick組成的集群時，整個系統(tǒng)的性能超過120萬功能性、4K混合性讀/寫 IOPS，200萬功能性、4K讀IOPS。XtremIO陣列以一致的亞毫秒級響應時間提供這樣的高性能，同時運行業(yè)界最豐富的一套整合的、閃存優(yōu)化的 數(shù)據(jù)服務，其中包括特定于閃存的數(shù)據(jù)保護、精簡配置、全局線內數(shù)據(jù)消重、通過VAAI加速的VMware配置以及可寫快照。

 
XtremIO從開始配置到提供服務，不用做任何的調整，用戶只需要創(chuàng)建卷、映射卷即可。為什么要映射卷？因為每一個IO所需要的卷不一樣，所以創(chuàng)建了之后才映射給它，就是創(chuàng)建啟動器組跟這個卷關聯(lián)起來，配置極簡單，不需要做規(guī)劃，不需要做調優(yōu)。

不過，李君鵬補充指出，“XtremIO還沒有全面上市，現(xiàn)在只是在精選客戶階段。”

混合陣列的價值

EMC主張用戶利用業(yè)務需求驅動選擇合適的解決方案，為此，EMC提供了混合陣列、全閃陣列XtremIO、服務器閃存緩存、服務器本地存儲XtremSF。

EMC混合陣列有Isilon、VMAX和VNX，VNX有一款VNX5500-F全閃存陣列，但是沒有像XtremIO那樣，從設計之初就全部立足閃存的角度來考慮，只是在VNX陣列上插了閃存盤，但也叫全閃存陣列。

既 然EMC有了XtremIO閃存陣列，為什么還要混合陣列呢？對于有些用戶，要求性能并沒有那么高，但是要求數(shù)據(jù)服務比較多，比如快照、鏡像、容災等，這 些都需要混合陣列來完成，而混合陣列特別對應這類工作負荷，一是最好利用少量的IO提供絕大多數(shù)的性能，這里意味著指它的IO是偏斜的，如果IO不偏斜， 所有的分布在IO地址上IO均勻，那閃存盤就沒多大用。因此要求利用少部分容量，能夠提供絕大多數(shù)的IO。比如說利用5%的閃存提供80%或者90%的 IOPS，為此，混合陣列必然派上用場。同時閃存為性能提供保障，而對于一些不活動的數(shù)據(jù)，最好把它移動到大容量機械盤，比如2TB、3TB的SATA盤 或SAS盤上。但是這個過程不能手工去做，由于數(shù)據(jù)是經(jīng)常變化，如果采取手工調整，那么根本趕不上應用程序數(shù)據(jù)變化的速度，為此，EMC提供全自動存儲分 層的FAST套件。

 
事實上，47%的IOPS來自于1%的容量，這是VNX在2011年參加EMC World的時候提供的數(shù)據(jù)，47%的IOPS來自于1%的容量，我們把這個1%的容量放到閃存盤上，就可以極大地改善它的IOPS及響應時間。EMC的 混合陣列和全自動存儲分層的FAST套件，提供了價格和性能的平衡。

 
顯而易見，混合陣列可以在提供性能的基礎上，幫助用戶降低成本。如 果沒有SSD盤，用戶全部采用15000轉的盤，假設一個陣列用了210塊15000轉的盤，能夠提供的IOPS是33000個，主要是基于15000轉 的盤能提供150或者180左右。它的占地空間是占45個RU，占地空間很大，耗電是接近4000瓦，成本是37萬多美金。而如果用30塊200GB的閃 存盤，16盤600GB的15000轉的SAS盤，24塊3TB的NL-SAS盤，閃存盤容量只占5%，而提供的IOPS是7萬多個，是前一種配置高了 125%，占地空間只占18個RU，降低了60%，電力降低了75%，成本降低了52%。

不過，EMC怎樣將服務器閃存卡、 XtremSW套件、全閃存陣列、混合陣列結合到一起的呢？ XtremSW套件可以將服務器閃存卡變成內部的存儲DAS，可以變成閃存，也可以成為內存的擴展，可以支持EMC的XtremSF，也可以支持第三方的 閃存卡。XtremIO是一個SAS連接的全閃存陣列，提供了重復數(shù)據(jù)消重、精簡調配、快照復制等功能。主要用在性能要求比較高的應用環(huán)境，用在 web2.0應用、金融行業(yè)的數(shù)據(jù)分析、大數(shù)據(jù)分析建模，以及一些VDI虛擬桌面、數(shù)據(jù)庫的開發(fā)測試環(huán)境等等，還有一些是用在傳統(tǒng)Oracle應用、 exchange等等混合陣列上。

對于VMAX、VNX、Isilon混合陣列，提供了FAST的全陣列存儲分層，最常訪問的數(shù)據(jù)自動移 到閃存盤上，同時較少訪問的數(shù)據(jù)移到低成本存儲上，F(xiàn)SAT Cache擴展了傳統(tǒng)盤陣的緩存，因為大家知道VNX本身的Cache是比較小。因此，EMC將熱點數(shù)據(jù)放到全閃存陣列，或XtremSF閃存卡上，同時 也會把這些不經(jīng)常訪問的數(shù)據(jù)進行壓縮、消重，甚至轉移到外邊去，這便是一整套EMC全閃存存儲分層發(fā)展的路線圖。

 
為此，EMC會分析用 戶不同的工作負載，提供不一樣的閃存的利用方式。并為用戶提供各種數(shù)據(jù)服務選擇方案。“雖然EMC現(xiàn)在并不在每類閃存中處于領先位置，但是EMC未來將在 每一類閃存當中處于領先位置。”因此，EMC的閃存路線圖就是基于擁有的服務器閃存（服務器PCIe的閃存卡）、全閃存陣列、混合陣列，繼續(xù)通過軟件增加 閃存的價值。

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