绞杀光纤存储--高性价比SSD存储器方案走入紧凑型服务器设计
Fusion-io公司不久前发布了一款新型SSD卡，现在，该公司正在设法把TB字节的存储器以高性价比方式置于紧凑型服务器设计中。这项工作将要求服务器的操作系统(OS)提升其存储器管理能力，事实上，这样的一些工作早已在Linux系统中展开。
“OS的I/O架构多年未进行创新，其原因在于这无关紧要；但现在不同了，而且我们发现OS中遗留着许多陈旧而杂乱的I/O子系统。”Fusion-io公司CTO David Flynn表示，“这些低性能的I/O子系统是目前真实存在的存储瓶颈。”
竞争者们也认为这种方法很有道理。但他们却提出警告，认为这可能需要花费数年时间，而且不太可能取代由磁盘驱动器和混合型驱动器(嵌入少量闪存)占据的大规模市场。
Fusion-io公司已经发布了其ioDrive产品，该产品将80-640GB的NAND闪存整合在了一个PCI Express卡上，目的在于代替硬盘驱动器和传统的固态驱动器(SSD)。其新颖的控制器设计使产品的每秒I/O操作次数(IOPS)达到10万次，足以与其倚赖的PCI Express总线的吞吐率相匹配。
该卡拓宽了当前服务器架构的一些限制。仅一张Fusion-io高端640GB卡，就可以让一个主处理器陷入基于数据块存储的I/O处理工作中。
“我们有机会弄清存储器方面不明白的一些事情，而这正是我们这么做的原因，因为存储器正在从驱动器型向硅片型转移。”Flynn说。
尽管与闪存相比，硬盘驱动器的成本要低得多(前者每GB大约要20美元，而后者则在0.5到2美元左右)，但是它在性能和功耗方面的表现却相形见绌。这些因素正在为闪存开辟计算机，特别是便携和高端服务器等新的“前沿阵地”，只要PC的基础架构支持固态技术。
如果各类操作系统无需在移动和复制数据块存储结构上花费太多时间，那么它们将可以处理更多的数据量，Flynn说。这可能会为今天的刀片式服务器打开新的大门，即“塞入”足够多的Fusion-io 公司的Express卡，在现有的10U服务器的局部机架空间内制造一个20TB的“存储场”。
目前，这样的存储量需要装满4个机架的旋转式硬盘，在与Fibre Channel交换机相连的Fibre Channel阵列专有网络上进行连接才能实现。建立和运行这样网络的成本高达100万美元，也就是说每GB需要80美元。与之相比，只要进行适当的OS修改，把Fusion-io卡置于服务器内实现同样存储量的成本约为3万美元，即每GB仅需30美元。
“我们正在把存储区域网络融入到服务器中。”Flynn介绍。
Fusion-io公司正在与Linux社团(Linux community)合作，以期针对需求对OS进行修改。这些改动可能要到今年年底才能完成。据称，微软也在考虑对视窗服务器进行类似的修改。但是截至本文完稿，微软都未对此事发表任何评论。
这些改变归根结底是为了建立一种更高效的块存储新方法。Flynn认为，可以把数据块存储结构提升到更高的OS水平，例如在文件中创建偏移地址。这样的处理能力也要求对Fusion-io公司已经设计好的硬件控制器进行适当修改。
“我们认为在PCI Express卡上集成存储器非常有意义，但问题是这种方法什么时候能实现。”美国Stec公司负责营销和业务开发的副总裁Pat Wilkison表示，“在未来18个月内，这种方法还不会成为现实。”
Wilkison指出：“现在没有用来处理Express上驱动的协议。在软件方面需要进行一些大的改变，而这将需要依靠微软等大公司才能实现。”
Stec公司制造Zeus固态驱动器，该产品把500GB闪存封装在外表与功能都与3.5英寸硬盘驱动器相似的壳体内，并利用标准的3Gbps串行ATA和串行连接SCSI(SAS)驱动器进行互联。该公司声称，使用8kB数据包，该驱动器的处理速度可达4万IOPS。
在2008年早期，OEM们将使用闪存驱动器将等量的存储区域网络置于服务器底架上，而且无需修改操作系统，Wilkison说。“借助Zeus产品，行业内正在发生这种变化，而且对这些高端SSD的采纳情况目前看起来还不错。”他说。 #p#page_title#e#
事实上，甚至希捷科技公司等领先的硬盘驱动器制造商，也计划在近期进入SSD市场，但是目前它们尚未披露具体细节。
“我们计划在2008 财年付运SSD产品，”希捷公司的一名发言人表示，“展望未来，分析师和用户都认为，从发货数量及字节来看，硬盘驱动器仍然是居主导地位的存储方案，排在其后的是混合硬盘驱动器，再后是固态驱动器。”
在Flynn来看，SSD的设计者们都弄错了。“通过SATA总线和SCSI协议传送数据块的人没有抓住关键。”他说。
数据块协议(block protocol)和驱动器互联是制约闪存通过Express提供更高性能的瓶颈。Fusion-io公司使用了一种直接内存访问(DMA)事务处理(用于处理器缓存操作)的方法来移动大块数据，实现了每秒10万次IOPS性能。
“CPU跟不上这样的I/O速度，因为有太多的数据块处理任务需要在OS中进行处理。”Flynn说。
单芯片控制器
Fusion-io公司以单芯片方式实现了其闪存控制器，其中包含一个嵌入式1GHz PowerPC 405 内核、一个DMA引擎、一个PCI Express模块及各种控制逻辑。该控制器管理把Express卡上各个闪存裸片(最高可达160个)连接起来的固定且交织的阵列。
这些多达160个的连接被分成多个层，各层接续地执行给定的事务。不同层之间相互独立并以并行方式工作，从而保持内部总线满负荷。该总线的宽度为160比特，工作频率为50MHz，可使闪存芯片的速度与2.5Gbps Express的吞吐能力相匹配。
“基本上，它在NAND闪存中以并行方式推进160个不同的进程，”Flynn说。
Fusion-io公司是支持多级单元(MLC)闪存的少数供应商之一。MLC比更为流行的单级单元(SLC)闪存要便宜30到40% ，但寿命更短。
这家新兴公司声称，其MLC驱动器将比传统的硬盘驱动器寿命更长。Fusion-io公司尚未测试其MLC产品的吞吐速度，但相信可能低于其SLC设计的10万IOPS。
“我们支持MLC，但我们尚不确定我们的混合产品将会是什么样的。”Flynn说。
