DRAM-based固態儲存設備現況
目前NAND Flash已取代DRAM成為固態儲存媒體的主流,不過基於DRAM的效能優勢,沒有Flash記憶體在寫入與資料抹除時的效能低落缺陷,仍有少數廠商如TMS、Kove與Vion等,繼續提供DRAM式固態儲存設備。

TMS/IBM
剛在今年8月為IBM收購的TMS,是固態儲存設備的先驅者,早在30多年前該公司就推出了第一款DRAM式固態儲存裝置。

目前該公司的主力產品已轉往NAND Flash式外接固態儲存設備,還有採用PCIe介面的NAND Flash卡等,不過在該公司RamSan產品線中,仍保有RamSan 300、420與440等三款DRAM式儲存設備,容量分別為32GB、324GB與512GB,其中RamSan 300可提供4Gb FC與InfiniBand兩種前端傳輸介面,至於RamSan 420與440兩款產品,則只支援4Gb FC介面。

為了確保資料存取的可靠性、防止斷電造成資料遺失,RamSan系列DRAM儲存設備都內建3組互相獨立的電池組,並含有Flash記憶體模組,可在外部供電中斷時持續提供電力,並將DRAM中的資料轉存到Flash記憶體中。

Kaminario
Kaminario是2008年成立、專門提供固態儲存設備的年輕公司。該公司的K2系列固態儲存設備中,包括了一款採用DRAM-based架構、剛在今年7月公佈的SPC-1測試中刷新效能記錄的K2-D。

K2-D採用刀鋒式架構,硬體本體由Dell的刀鋒伺服器機櫃構成,核心是兩種儲存刀鋒——存放資料本體的DataNode刀鋒(每刀含12組8GB DRAM),以及提供前端主機介面(8Gb FC)的ioDirectors刀鋒(每刀含6組4GB DRAM,供快取與存放metadata使用),刀鋒與刀鋒之間則透過10GbE介面連接,可透過Scale-Out方式增加系統的刀鋒模組,橫向擴展容量與效能。

K2-D的資料保護機制也相當標準,機櫃還整合了2套提供緊急供電用的UPS,每組DataNode與ioDirectors刀鋒內,也都含有2組備份DRAM主儲存區資料用的146GB硬碟。

Kove
Kove是一家2004年成立、專注於高效能儲存設備的新創廠商,該公司的DRAM式固態儲存稱為xpress disk(XPD)系列,目前銷售的款式是XPD L2,採用4U高度機箱,可提供從64GB~2TB容量,以及FC與InfiniBand兩種前端傳輸介面。

在資料保護機制方面,XPD L2是透過整合UPS來保障電力的供應,並內含將DRAM中資料轉存到其他儲存裝置上的功能。

Vion
Vion的成立時間已超過30年,早期業務以大型主機相關產品代理銷售與系統整合建置服務為主,後來業務範圍擴展到儲存領域,包括儲存諮詢服務、多種廠牌VTL、磁帶設備與儲存網路設備的銷售,以及相當完整的HDS儲存軟硬體產品線代理,另外自身也推出了一系列稱為HyperStor的固態儲存設備。

HyperStor包含NAND Flash-based與DRAM-based兩類產品,其中採用DRAM的是HyperStor 4000與4400兩款外接式產品,容量分別為128GB與512GB,HyperStor 4000有FC與InfiniBand兩種前端傳輸介面,HyperStor 4400則只有FC介面。資料保護機制包括內含備援用電池,以及將資料從DRAM備份到內建傳統硬碟的資料同步功能。

SolidData
SolidData是一家1993年成立、專注於DRAM-based固態儲存設備的廠商,目前有SD2000、SD3000與StorageSPIRE等三款產品。SD2000與SD3000都是針對小環境需求的機型,分別採用1U與3U機箱,最大容量只有17.2GB與100GB,StorageSPIRE則是針對較大規模環境而設計,容量達512GB到1TB,所有產品都是採用FC傳輸介面與前端主機連接,並含有內建UPS與緊急備份用內建硬碟等保護機制。

DRAM-based純固態儲存設備的斷電因應措施
如內文所述,DRAM是一種沒有供電就無法保存資料的揮發性儲存媒體,但DRAM-based純固態儲存設備上執行的往往是極為關鍵的應用,因斷電而遺失資料是不可接受的,因此如何因應斷電所帶來的資料遺失風險,便是DRAM-based純固態儲存設備的一大重點。

一般來說,DRAM-based純固態儲存設備的斷電因應措施,通常由內建電池,與傳統硬碟或Flash SSD組成。

其中內建電池扮演了不斷電系統角色,當外部供電中斷時,儲存設備可利用電池的供電繼續維持一段時間的運作。至於傳統硬碟或Flash SSD則是扮演備援用儲存媒體角色,在外部供電中斷、改由電池供電時,系統可利用這段緊急供電時間,將DRAM中的資料轉存到非揮發性的傳統硬碟或Flash SSD上保存,以免DRAM中的資料隨著電力中斷而遺失。

與傳統硬碟式儲存設備相比,大多數企業級磁碟陣列也都有選購備援電池模組的選項,不過,這種備援電池模組只是用於保存快取記憶體中的資料,在外部供電中斷時,可利用電池向快取記憶體提供維持數十小時的電力,兩者的目的與運作方式都有所差異。

首先,在備援電力需要維持運作的裝置方面,一般磁碟陣列的備援電池模組,只需維持控制器中十多GB到數十GB的DRAM快取記憶體供電即可,不需要驅動磁碟陣列中的硬碟或其他元件。

而DRAM-based純固態儲存設備的備援電池模組,則需維持數百GB以上甚至TB等級的DRAM主儲存裝置,以及包括備援用硬碟在內的整個系統的供電,負擔相對較前者大了許多。

其次,在備援電力需維持供電的時間方面,一般磁碟陣列的備援電池模組大多可以提供至少72小時的快取記憶體供電,讓快取記憶體中的資料在這段時間內仍能保存;而DRAM-based純固態儲存設備的備援電池模組,就不需要提供長達數十小時的供電,只需維持足以讓DRAM主儲存裝置資料寫入到備援硬碟中的時間即可,由於從DRAM中備份資料相當快,一般只要十多分鐘到數十分鐘即可完成。

而在運作方式上,DRAM-based純固態儲存設備的斷電備份措施通常有兩種模式,一種是平日定期備份/同步,一種是斷電前的緊急同步,以TMS的產品為例,便有這兩種
作業模式:

●資料同步模式:在關機或電源中斷前,將資料從DRAM主儲存區同步到內建備援硬碟上。
●主動備份模式:平日經常性的將DRAM主儲存區同步到內建硬碟上。

考慮到備援裝置本身也有可能出現故障,為了進一步確保可靠性,許多DRAM-based純固態儲存設備的電池與備份用硬碟,本身也都具備冗餘配置機制。


為了預防供電中斷造成資料遺失,DRAM-based純固態儲存設備都會內建備援電池與備援硬碟,當外部供電中斷時,可利用備援電池繼續維持系統一段時間的供電,而系統則利用備源電力,將DRAM主儲存區中的資料轉存到備援硬碟中保存。為進一步提高備援系統的可靠性,有些產品內建的備援電池也採用了多模組冗餘配置,而備援硬碟本身也有RAID提供保護。

 

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相關報導請參考「純固態儲存設備的兩種選擇:DRAM 與 Flash-based」


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