A8体育集团-闪存技术大餐架构/颗粒/接口/可靠性全面解析

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A8体育|存储器最显著特点就是稳定性能,较低时延和低随机IOPS。对于存储器,在评估性能时,我们一般主要注目90%IO落到规定的时延范围(性能是一个线性范围,而不是某一个点)。数据保护等执着所有软件特性都基于Inline构建,如Inline轻稿、传输、Thin-Provisioning(特别是在是轻稿,一方面SSD价格还是偏高,轻稿传输可以节约投放成本;另一方面也增加了IO肘次数提升SSD寿命)。但对于存储器,我们所注目的特性和技术指标相比之下好比这些。

  存储器架构  存储器的Scaleout能力:纵向拓展能力是应付所发采访和提高性能容量的最基本特性,所以存储器是必需不具备的功能。目前XtremIO反对16触,solidfire早已反对但100个控制器节点。  控制器平面A/A能力:存储器的主要应用于场景如OLTP等,传统的A/P、ALUA阵列在主控制器故障转换时都必须时间转换,并造成IO一回合;并且在存储器阵列下,一般系统CPU是瓶颈,所以只有无归属于、性能平衡的A/A平面架构才能更佳应付。

目前传统存储(如EMCVMAX/VNX,HP3PAR,HDSUSP/VSP)都早已反对,但是存储器阵列还没有看到宣传;好多存储器产品,如PureStorage还是A/P模式。  元数据管理  存储器的设计主要是考虑到如何充分发挥出有SSD的随机采访性能,不像HDD那样,必须通过预取、IO单体技术来提升肘的顺序性,增加对机械盘的操作者来提高性能。

所以存储器在设计上要考虑到如何优化元数据(系统元数据、轻稿传输指纹、FTL同构等)管理,IO调度策略,垃圾重复使用和磨损平衡等设计。  两层元数据管理架构是构建元数据管理的趋势,其基本思想是元数据同构基于LBA-块ID-Block方位的Map形式,卷的数据LBA同构到块ID,而不是磁盘上的物理Block地址;数据变化后只需转变对应块ID同构关系,块ID就可以同构到新的物理空间,这样比起单层方式就修改轻稿传输构建和效率。  SolidFire使用两层元数据管理架构构建元数管理,元数据管理使用Key-Value方式;元数据同构基于LBA-块ID-方位的Map形式,卷的数据LBA对应块ID,而不是磁盘上的物理地址;所以数据变化后计算出来指纹只需转变对应块ID同构关系,天然就反对轻稿。在垃圾重复使用时,是使用块标记法构建对未用于块的清理。

  GFTL功能  GFTL称为GlobalFTL,存储器阵列可以因应SSD控制器(必须SSD对外开放内部模块给阵列),通过阵列已完成一些如ROW写满条带下盘,全局阻抗平衡,整块偏移读取、垃圾重复使用等高级优化功能。另外,GFLT也可记录轻稿传输数据库,指纹元数据管理,构建RAID功能,展开IO单体,通过元数据记录构建RAID剩条带下盘,从而回避读书、改动、写出缩放操作者,解决问题Write-Hole问题等。  SSD自身的FTL不能已完成数据LAB/轻稿后数据块、到现实颗粒块(block)的影射,不能构建非常简单的垃圾重复使用和ROW数据写出,内部把有所不同Block的组织在一起构成RAID。

很多电视剧集SSD磁盘的存储器厂商都还不反对GFTL技术,但是该技术是提升存储器效率和竞争力的有力武器。  轻稿特性  轻稿是存储器最基本特性之一,分成Inline和Postline,但对存储器Inline才能反映确实价值。

轻稿一般分成HASH指纹算法(以SHA-1为事例解释,不存在撞击问题)和按字节对比法两种,稿子节对比可靠性低,但不会严重影响存储器性能,所以很少用于,只在数据一致性拒绝十分严苛的场景下用于。  SHA-1算法不会有Hash冲突的概率,Hash输入长度一般为160字节的数字,对有所不同数据块(大小可设置)其输入是随机的,在0-2^(160-1)间产于,有所不同数据产生完全相同Hash值的概率2^(-160),只有数据量(相同数据块大小)多达这些数字能回应的值时,才不会再次发生Hash冲突,但到目前方位,所有产生的数据量总和都不至于产生Hash冲突。  所以Hash方式在产品中尤为少见。

场见的强劲Hash算法有SHA-1,SHA-256等;少见的弱Hash算法有Murmur3,CRC,MD5等;强劲Hash发生冲突的概率较低。  但是在某些场景,如在8K业务数据块大小的数据库场景下,Key值基本上是唯一的,如果轻稿粒度也是8K则显然起将近重删的效果,可以让客户自由选择重开该功能(XtremIO的Inline轻稿功能是无法重开的),只打开传输。  IO基本流程  数据从主机印发到存储器阵列控制器,对于非A/A架构的存储器来说,首先盘辨别IO对应LUN的归属于,如果LUN归属于在在本地控制器,IO就写出到到对应Cache并镜像,否则转发给LUN归属于控制器处置。

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Cache到水位时再行重复块LBA为适当大小后,转交电子货币模块(如重稿传输模块)处置,计算出来出有指纹后,将指纹和数据(反复数据只保有指纹)转交归属于控制器来已完成下盘,涉及模块肘时分配分条,凑满条带后顺序载入磁盘,记录现实地址和指纹关系,留存指纹到指纹数据库。  Block磨损平衡  Block磨损平衡是为了让数据均匀分布在SSD的所有Block中,从而能超过冻热点均匀分布提升SSD寿命的目的。

存储器必需获取磨损平衡来构建,磨损平衡分成动态磨损平衡和静态磨损平衡;动态磨损平衡是由主机改版数据启动时的,通过主机读取保证数据的擦写平均值产于到所有的Block上,因为每种应用于都有冷数据,所以静态磨损平衡并无法确保冷度均匀分布。  静态磨损平衡是由SSD内部机制构建,将冻Block上的数据展开移往(不同于垃圾重复使用),擦写冻Block上面的数据来拒绝接受常常变化的热点数据,使冻Block有机会沦为热Block,从而使SSD中所有Block的冷度超过均衡。

  SSD掉电维护  为了避免SSD磁盘中缓存数据由于掉电遗失,SSD还必须获取掉电维护功能。一般SSD不会设计电压检测模块来动态检测电压值,当电压高于设置阈值时,SSD电压检测模块不会通报SSD控制器转入掉电数据刷写流程,此时不会有超级电容作为补电源供电,把磁盘缓存数据刷到Flash颗粒中,避免数据遗失。  另一方面,存储器阵列也应当获取一种机制,当阵列主动下电或升级确保时,印发命令给SSD,让SSD转入掉电缓存数据创下流程,保证数据一致性。  存储器(Flash)是相对于HDD而言的一种非易失性存储器,Flash分成NORFlash和NANDFlash,NORFlash可以当成内存用于必要执行程序,比起DDR、SDRAM或者RDRAM具备掉电数据不遗失等特点,所以在嵌入式设备(ARM/MIPS等体系架构)中,一般使用NORFlash存储BootLoader和OS程序。

但今天我们的重点是NANDFlash。:A8体育。

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