我們在2012年10月的第578期封面故事《純固態儲存設備的兩種選擇》中,曾介紹過當時Flash-based固態儲存設備的發展現況,並簡介了當時主要的供應商與產品,不過僅僅時隔一年之後,整個Flash-based固態儲存產品領域,就出現了很大的變化。

首先,是各一線大廠陸續投入,完全改變了這個領域的廠商與產品生態。

其次,由於各廠商在固態儲存方面的產品策略與技術淵源不同,因此,市場上的Flash-based固態儲存設備,也逐漸形成特性與取向迥然有別的三類產品。

隨著大廠競相投入與產品選擇的迅速增加,為「全Flash陣列(All Flash Array)」成本的降低與更普遍的應用奠定了基礎,也讓固態儲存的應用發展跨過了一個分水嶺。

大廠全面投入全Flash陣列
長久以來,固態儲存設備都是以新創或專門性廠商為主的產品領域,如在固態儲存耕耘了40年的TMS,或是Nimbus Data、Kaminario、Pure Storage、Violin Memory等新創廠商。在我們一年前報導時,一線大廠中,只有IBM透過併購老牌固態儲存廠商TMS,進入了Flash-based固態儲存市場,EMC也剛併購新創固態儲存廠商XtremIO,正準備推出自身的產品。其餘大廠則只是為既有的磁碟陣列產品,提供改用SSD的選項,而沒有專門的全Flash儲存陣列產品。

時至今日,情況則已完全改觀,不僅IBM與EMC各自推出了基於TMS與XtremIO固態儲存技術的新產品,HDS、HP、NetApp與Dell等儲存大廠也都擁有了全Flash儲存陣列產品,幾乎所有主要儲存廠商都已到齊,甚至連以往在儲存產品上無太多著力的Cisco,也透過收購而跨入了全Flash陣列領域,不僅改變了過去以新創小廠為主的市場生態,也讓用戶有了更多選擇。

三大產品類型成形
在越來越多廠商投入後,也讓Flash-based固態儲存產品形成了三種各具特色的產品類型——傳統磁碟陣列SSD版、專屬硬體式Flash陣列與通用硬體式Flash陣列。三類產品雖然都以提供全Flash儲存環境為目的,但隨著各廠的產品技術淵源與應用定位的差異,三類產品在產品硬體組成、軟體功能均大異其趣。

傳統磁碟陣列SSD版特性
將傳統的磁碟陣列換裝SSD而成,沿用傳統磁碟陣列的機箱與控制器,只是將磁碟機部份從傳統機械式硬碟換為SSD而成,與安裝機械式硬碟的傳統磁碟陣列間幾乎沒有差別,算是一種舊瓶新酒的作法。

部份這類產品會在系統韌體部份,加入一些針對Flash記憶體的寫入機制調整,如SSD的寫入壽命損耗追蹤、各SSD單元的寫入損耗均衡機制,以及特定區塊讀寫失效時的補償機制等,不過也有產品是把這些針對Flash記憶體的機制交由SSD自身的控制器去負責,磁碟陣列控制器並未包含這些功能。

自EMC於2008年初率先為旗下的Symmetrix DMX-4系列儲存設備增添SSD的選項後,時至今日,多數廠商都能為企業級磁碟陣列提供使用SSD的選項,若用戶選擇為磁碟陣列全部安裝SSD,便成為了全Flash的磁碟陣列。

某些廠商還在既有的傳統磁碟陣列產品線中,增添了全面配置SSD的專門型號,如NetApp E5400家族中的EF540、HP 3PAR StoreServ 7000系列中的7450、HDS HUS VM系列中的All Flash型,以及Dell Equallogic的PS6100S、PS6110S等,除了預先搭載SSD出貨,並在韌體方面有所調整外,這種全Flash陣列與同系列產品中採用機械硬碟的型號,基本上是相同的。

與另外兩種類型全Flash磁碟陣列相比,傳統磁碟陣列SSD版優點在於可沿用既有磁碟陣列產品的機箱、控制器硬體,以及豐富的軟體功能,不僅便於廠商迅速推出全Flash產品,亦有助於降低成本,用戶也能容易地在現有架構中,納入全Flash磁碟陣列。

但另一方面,傳統磁碟陣列的控制器、韌體微碼/作業系統架構,以及常用的SAS磁碟介面,最初都不是為了應用Flash記憶體這種高速儲存媒體而設計,在I/O處理能力與傳輸頻寬方面,將會制約SSD的效能發揮,未能充分發揮「全Flash」配置帶來的優勢。

專屬硬體式Flash陣列特性
基於專屬硬體架構設計的全Flash儲存陣列,從最底層的Flash記憶體模組,到控制器、I/O模組與機箱,硬體核心全都採用專屬的硬體設計,IBM併購TMS後推出的Flash System系列,Violin Memory的V3000、V6000系列,以及Skyera的skyHawk與skyEagle,是這類產品的典型。

由於採用了專屬硬體架構,這種Flash陣列可擺脫傳統儲存匯流排與控制器架構的制肘,專門針對Flash記憶體的高速存取需求來設計硬體架構,因而可充分發揮Flash記憶體的高速性能,從而得到極高的效能表現。

此外,由於這類產品不採用傳統的抽換式磁碟匣設計來容納Flash記憶體,而改用直接安裝在主機板上的DIMM型式Flash記憶體,因此也能得到更緊緻的機箱設計與更高的儲存密度。

但另一方面,由於所有元件都是專屬規格與特別訂製,不像另兩類全Flash陣列,可藉由通用的硬體來達到降低成本的目的,成本相對高昂許多,硬體更新的速度也相對較緩慢。另外這類產品的軟體功能較為貧乏,在企業環境中只適合擔任功能單純的高速儲存層角色,不像傳統磁碟陣列還可用於承擔備份、遠端複製等多樣化的功能。

*以廠商官方公布數值為準,K=1,000;M=1,000,000。 資料來源:iThome整理,2013年11月

通用硬體式Flash陣列特性

採用標準化的硬體元件,從處理器、記憶體、I/O介面卡,甚至是主機板,都採用現成的x86伺服器標準規格元件,搭配同樣是標準通用規格的SSD,再結合專為提供Flash記憶體高速存取服務設計的作業系統,組成一種全Flash陣列。

目前提供這類型全Flash陣列的廠商相當多,既有新創廠商,也有一線大廠。前者有Nimbus Data較舊的E系列與S系列,以及新款的Gemini系列,Pure Storage的FlashArray系列,以及SolidFire的SF3010/SF6010等;後者則有EMC的XtremIO,以及剛被Cisco收購的Whiptail旗下的Accela與Incivta系列,另外NetApp目前正在進行中的FlashRay全Flash陣列開發計畫,據信也是屬於這個類型。

相較於另外兩類全Flash陣列,通用硬體式Flash陣列有幾個特點:

首先,藉由採用標準的通用硬體元件,有助於降低成本。

其次,雖然採用通用硬體元件,將會讓這類全Flash陣列受到通用硬體元件的規格限制,不過只要妥善地選擇與搭配硬體元件,將能讓減少這類問題給I/O效能帶來的制肘。

而且藉由通用化的伺服器硬體架構,通用硬體式Flash陣列還有便於引進最新技術規格的優勢,可方便地採用最新的處理器與I/O卡(如12Gb SAS、16G FC等)。相較下,傳統磁碟陣列控制器的處理器與I/O規格,就沒辦法這樣迅速地跟隨最新規格而升級(處理器規格至少落後伺服器一至兩代)。至於採用專屬硬體設計的專屬硬體式Flash陣列,更是難以追隨最新技術的更新腳步,迅速升級。

第三,透過搭載專門設計的作業系統軟體,通用硬體式Flash陣列可充分適應Flash記憶體的存取特性、發揮存取效能之餘,也能提供豐富的進階應用功能。

*以廠商官方公布數值為準,K=1,000;M=1,000,000。 資料來源:iThome整理,2013年11月

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