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IOPS/瓦特:除了容量 我们还要在意什么

之前在Xiotech(现在的XIO)公司工作的时候,有一套常用的PPT让我印象深刻,其中一页画着一个屠夫忙碌的贩卖大块牛肉的场景。这幅有些不雅的漫画却清晰地传递出演讲者的观点:多年以来,我们卖存储跟卖牛肉没有区别,都是简单的卖法,牛肉论公斤卖,而存储论GB卖。

那是几年之前,在与硬盘厂商的接触中我有了不一样的认识,也了解到了一些幕后故事。许多硬盘行业的业内人士认为厂商业绩的增长源于硬盘容量的不断提升,容量指标的重要程度远远超过性能和智能化等其他指标。而用户也的确更关注容量指标,毕竟容量的变化相对更加明显一些。因此市场上1TB的硬盘肯定要比250GB的智能硬盘好卖,而2TB硬盘的销量也远超过500GB的 Flash/硬盘混合存储器。

“大即是好”逐渐变成了一种观念。存储管理员只关心一个简单的问题,即在有限的机房空间里怎样腾出地方存放他们的数据。在当前经济形势严峻的大背景下,硬盘厂商为了迎合客户的心理,更是片面宣传产品容量优势,而完全忽视了磁盘智能性和传输速率的提升。不过,单纯强调容量事实上跟数据本身并没有什么关系,因为它并不涉及数据自身的特点和属性,比如文件目录结构、又比如数据的商业价值、保存风险或是使用习惯。因此我们要说数据存储不是简单的放在硬盘上就能了事的。

一些有识之士认为行业缺乏远见,硬盘市场上的容量竞赛早晚会有结束的一天。而某些存储厂商,比如XIO公司,也意识到了这一点,他们决定放弃单纯的大容量存储产品线,而把产品重点转向另一种完全不同的以性能和功耗比来衡量的指标:IOPS/w(瓦特)。我们看到,XIO的存储刀片产品,包括ISE(Intelligent Storage Element)以及Hybrid ISE(一种SSD和低容量高速SAS盘的混合存储产品,标称IOPS可达20万),目标客户群并不是那些单纯关注海量文件存储的人,而是一些有其他指标需求的采购者。确切的说,这类用户追求的目标是同时实现极致的应用性能以及最低的功耗。我觉得这种策略同样非常重要。

能源的成本在不断攀升。根据知名媒体“今日美国”在不久之前发表的一篇文章披露,过去18个月内,全美范围的电力生产成本大约上涨了22%。此外,数据中心作为美国国家电网中的用电大户,对电能的需求也在逐渐超过电网线路的供给能力,而目前的供电网络是在信息时代来临之前设计的,因此供需矛盾逐步显露出来。因此,无论你是从气候变暖的角度强调绿色环保,还是疲于应付能耗的供给和开销,重视每一瓦电能的使用效率,正在越来越多的影响着用户购买存储设备的最后决策。

以每瓦特为单位来衡量存储架构的效率变得越来越重要。很明显,我们不能总是靠堆磁盘的方法提高IOPS处理能力,那样只能带来无尽的电能需求。 HP/3PAR就是靠这样的策略让他们的系统实现了超过40万的IOPS能力,对此我坚持自己的看法。凡事都有两面,如果采用大量磁盘并发以及控制磁头运动范围的方法来获得高性能,其背后必然会带来更多的电能开销。

如果想要高性能和低能耗兼得,最好的办法之一是在硬盘的基础上增加固态存储,将使用频率比较高热点数据临时存放在固态存储介质上,待其变为冷数据后 再回写到硬盘。这样的设计只会增加少量固态盘,耗电很少。另一种方法是利用存储虚拟化技术,通过存储虚拟化控制器的内存/ 缓存来实现高速I/O处理,比如DataCore软件公司的SANsymphony-V产品就是这种形式的代表。这种利用缓存提高性能的手段在业内并不少 见,不过多少有些哄骗用户的意味。某些NAS领导厂商就是这么做的,而实际上他们产品的后端存储性能非常一般。为了获得更高的性能指标,像NetApp这 样的公司会在控制器中简单的使用大量内存用于响应写I/O,之后再将I/O排队写入后端硬盘,实际上用户看到的并非是磁盘写性能,NetApp通过这种技 术隐藏了其RAID/WAFL文件系统性能不佳的事实。

既然要衡量单位电源的效率,“IOPS/w(瓦特)”是业界下一步必然讨论的关键指标,仅次于容量参数。回到容量与节能的话题,当绿色节能成为一种 趋势,存储厂商必然会坚定的顺应这种潮流进而优化其产品的能耗指标,主要的做法是在磁盘阵列中用大容量硬盘取代小容量硬盘,在能耗不变的前提下实现更大的 可用容量。这个基本思路是对的,不过在实际操作中用户通常需要进行叉车式的升级,这几乎要将整个阵列的主要部件全部更换后才能配合新型硬盘的使用(而在厂 商的市场宣传材料中,这一点往往被刻意忽略了)。

然而,当我们就容量与能耗的关系这一点形成思维定式,接受了这个逻辑结论的时候,我们就能理解一些新型的NAS概念产品到底是怎么回事儿了。 2011年末,业内出现了大量的报道,介绍一种新的混合型磁带库存储产品,大概是一个前端采用硬盘做缓存的近线磁带文件系统(LTFS,Linear Tape File System),它集成在一个服务器硬件中,并能够以共享文件的网络文件系统形式直接挂载到应用服务器上。这种设计可以提供高密度的文件存储,容量可达数 十PB,而单位空间的耗电却非常少,这都归功于后端使用了磁带库设备。带库厂商Spectra Logic、IBM以及其他一些厂商都在大力推广这种产品。凭借硬盘缓存、文件系统和类NAS应用模式这几种特性,这种混搭的集成系统已经一再被人们所关 注。

这种新型的类NAS应用混合存储产品方案完全符合IOPS/w的设计理念,主要用来存放那些重复访问频率较低的数据文件。我们设想一下,访问一个很少用到的文件,不管要花多长时间下载并打开它,即使速度像访问广域网一样慢,又有谁会在乎呢?

总之,对于那些既考虑商业需求又考虑现实环境的存储采购者来说,IOPS/w(瓦特)是一个越来越有意义的度量指标。毕竟电费只会越来越贵。

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