提升性能 在RAID中使用SSD性能扩展测试

RAID阵列搭配几十个硬盘驱动器使用是实现一定性能水平的常见方法。本文我们将展示SSD RAID阵列如何进行完美的扩展，以及在什么情况下几个闪存驱动器将能够取代整个硬盘机房。

1. RAID扩展分析

日益增长的SSD固态硬盘市场整整一个星期没有新产品推出，而与此同时，存储市场则推出了玲琅满目的MLC和SLC NAND型固态硬盘产品，这些产品声称最高级数据吞吐率超过250MB/s(在SATA 3Gb/s端口)，I/O速率达到五位数。相比之下，老牌硬盘驱动看起来像是过去时代留下的文物一样：价格便宜、非常慢，并且最终“难逃一死”。

事实上，SSD性能数据甚至落后于笔记本电脑硬盘是因为基础技术并不适合，闪存驱动器只有搭配正确的硬件资源、控制器、缓存和软件功能才能充分发挥其潜能。

但是这些只是基本要求，你必须还要考虑其他因素，包括最新的Serial ATA驱动器和SSD固件、通过BIOS的AHCI支持，以及(Windows 7、Windows Server 2008 R2和内核版本2.6.18或更高版本的Linux系统中提供的)TRIM功能。这样能够让SSD即使了解已经被删除的数据块，从而可以更好地管理可用存储空间，防止性能下降。

供企业使用的闪存驱动器

SSD固态硬盘不仅是计算机爱好者和性能爱好者的玩物，它也可以供企业使用。无论在何种环境使用，SSD都能够提供很多技术优势：少数企业部门用户可以从强大的吞吐率中受益，而移动部件的缺失则意味着更好的访问时间以及更低的运行温度。最重要的是，尤其对于处理大量个人读取和写入操作的服务器，I/O性能远远超过了传统硬盘驱动器。

SSD只有很少的缺点，这很容易列出来：每GB的价格仍然比传统硬盘高出许多。此外，闪存的寿命在技术上被限定为一定数量的写入周期。这通常并不是很严重的缺点，因为传统硬盘驱动由于机械磨损也同样存在这个问题，并且据说最新版本的高端闪存产品的寿命与企业级硬盘看齐。

企业SSD如何在RAID中扩展?

在什么情况下，使用SSD值得公司投资?我们在这篇文章中从两个角度回答了这个问题。首先，我们将调查在什么情况下使用SSD要比使用传统企业级硬盘更值得投资。其次，我们还将看看SSD RAID的可扩展性。

事实上，我们已经对SSD RAID阵列的性能始终占据硬盘驱动器RAID阵列的主导地位进行了广泛的研究，本文就不再讨论。本文的重点是RAID阵列的“在线容量扩展”功能是否类似于在线I/O容量扩展，因为随着每个驱动器的添加I/O性能都会显著增加，并且比传统硬盘要高。

2. SSD和RAID—强大的 I/O性能

超过200MB/s的连续读取速率让SSD的优势不言而喻，但是对于专业使用，该驱动器的峰值能否达到230或者甚至260MB/s并不太重要。

更重要的是，尤其对于服务器，I/O操作的数量，例如系统每秒可以处理的数量。因为SSD的访问时间是在微妙范围内，在这方面远高于传统硬盘驱动器。

根据韩国制造商三星公司表示，使用正确的闪存驱动器可以提高I/O性能，性能增加可高达三位数。上图展示了三星目前的SSD产品与15000 RPM SAS硬盘驱动器的I/O性能对比，实现令人瞠目结舌的106倍的性能增加。在我们自己的测试中，我们发现很多闪存驱动器都存在类似这种性能优势。在我们对最佳SSD的对比测试中，我们注意到各个产品的主要区别出现在I/O性能中，但是，除了一些不适合的产品，即使是较低水平到中级水平的SSD与目前企业级硬盘相比，都至少平均胜出了10倍。

使用SSD省电

在企业环境使用SSD的另一个重要原因是较低的电源消耗。好的闪存驱动器从未超过它们最大负荷，即2瓦，甚至在闲置时，使用率都没有达到10%，而企业级硬盘驱动器经常使用10瓦甚至更多。

在数据中心的服务器硬盘驱动器安装需要消耗很多电能，成本也相应增加。Fraunhofer研究所和市场分析公司IDC估计，空调占据数据中心总耗电量的50%。很显然，这是非常大的数据。而使用SSD，低电源消耗和高I/O性能无疑是很大的优势，并且每瓦I/O率很可靠，能够确保能源效率与性能保持相对水平。

SSD RAID的可扩展性

对于企业而言，使用基于闪存系统取代硬盘驱动器服务器是很值得的投资。从更高的I/O值、较低的能源消耗和热量来看，SSD都是最佳选择，尽管个别闪存驱动器很昂贵，而存储容量很小。当然，你必须考虑加强现有多硬盘驱动系统的性能需要多少个SSD。

然而，到目前位置，最有趣的问题是SSD服务器的扩展能力。我们设置了一个测试系统来运行检查SSD RAID阵列的可扩展性。

SATA瓶颈：3 Gb/s并不够

我们决定使用LSI 9280-24i4e RAID控制器来调查SSD RAID在不受任何限制时的可扩展性。LSI控制器的24个SATA和四个SAS端口，以及8通道PCI Express 2.0端口，理论数据率高达4000MB/s，对于本文侧重的专业重点已经够用了。每个端口的带宽是6GB/s，提高了老版SATA 3Gb/s的速度限制。

除了这个控制器，我们还安装了LSI的FastPath软件，该软件声称能够显著提高连接的SSD的I/O访问速度。LSI并没有直言不讳地透露这个工作原理，只是提到对SSD的特殊低级别访问。这个软件适用于所有基于闪存的系统，并且能够最大限度提高写入和读取性能。LSI希望与未加速的系统相比，在写入性能方面实现2.5倍的增加，2倍读取性能。

3. SSD和RAID –测试和结论

在RAID 0的SSD测试中，添加更多的驱动器在同等程度上提高了性能和容量，数据吞吐量和每秒I/O操作同样是如此。

测试设置

我们的测试中使用来自三星公司的五个SSD，他们并没有使用强大的产品名称，只是简单的“三星SLC SSD”和产品标签MZ3S9100-XAB4。每个驱动器的容量为100GB，基于SLC NAND闪存，配有3GB/s SATA端口，并且支持TRIM和NCQ(Native Command Queuing全速命令排队)，三星公司生成读取速率为260 MB/s，而写入速率为245 MB/s。