2016年04月18日 星期一
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解读华为闪存技术及解决方案
2016-04-18 10:10:26   来源:IT168    评论:0 点击:

华为公司存储产品线高级总监秦岭将从闪存技术提升业务效率、华为闪存技术及解决方案解读、华为闪存技术的创新规划三个方面进行详细阐述。
  在以云计算、移动互联网、大数据为主要特征的新兴IT的推动下,各行各业的产业格局和价值分配得到快速改变。数据正快速成为企业发展最重要的核心资源。
 
 
  随着CPU性能的快速提升,用户需要高效的解决方案,充分发挥CPU的处理能力,从而优化应用、保证低延迟。在这一过程中,越来越多的用户通过闪存技术,提升并发处理能力以及海量查询响应速度,保证业务处理的高性能和低延迟,满足虚拟化和大数据分析过程对性能的需求。
 
 
  那么数据中心包括哪些闪存技术?闪存未来又会如何发展?华为公司存储产品线高级总监秦岭将从闪存技术提升业务效率、华为闪存技术及解决方案解读、华为闪存技术的创新规划三个方面进行详细阐述。
 
 
  应用闪存技术 提升业务效率
 
 
  据IDC统计数据显示,每年数据中心的投入大约为1.2万亿元,但其中有25%的资金浪费在了数据等待上,其原因有二:根据摩尔定律,CPU的速度每18个月增长一倍,十年间CPU速度增长可达100倍,再看硬盘呢?在性能方面基本上没有进展,CPU和硬盘之间的差距被越拉越大,硬盘成为制约数据中心计算性能及效率的关键。同时,随着虚拟化、云计算、大数据、移动互联等新技术的不断涌现,给企业IT带来了更丰富的业务模式,对于磁盘的IO也提出了更高要求。
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  据实际用户案例显示,有80%的性能问题都是出现在磁盘IO等待上,通过增加磁盘堆叠来增加磁盘并发量的方式已经是过去式,这种方法投入较大、架构臃肿、资金浪费。
 
 
  企业急需存储新技术的出现来应对业务和技术的双重挑战。有数据显示,2013年到2014年全闪存阵列达到了200%的增长,预计2016年闪存在数据中心的份额还将增加,可以看到越来越多的用户开始应用闪存技术解决方案来解决业务问题。
 
 
  那么闪存技术具体能带来哪些提升呢?秦岭表示:"在性能方面,相较于以前的机式硬盘相比IOPS可提高100倍;在时延方面,传统机式硬盘时延为10毫秒左右,而闪存时延则用U秒统计,大约在200-300U秒之前,时延大大降低;在故障率方面,闪存介质也远低于机械式硬盘的故障率;虽然闪存有以上很多优势,但是价格较高也是目前制约闪存在数据中心广泛应用的一个主要原因。"
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  关于闪存技术的小结,闪存的应用可使业务运行更加高效、平稳,基于闪存技术的快速数据分析处理能力,可帮助企业快速做出分析决策来应对市场需求的变化,同时,闪存对数据中心的空间、电力、制冷方面的消耗很低,所以闪存在整体成本上会更加经济、绿色。
 
 
  华为闪存解决方案解读
 
 
  据秦岭介绍,华为闪存产品有三种,第一是华为自研的SSD硬盘,较其他存储厂商不同,华为SSD是自己研发,自己生产,拥有介质层面专利核心技术130多项;第二是OceanStor V3融合式存储,其融合了多种数据管理功能;第三是OceanStor Dorado固态存储,其是专门针对闪存优化的固态阵列,特点是效率高。秦岭表示,华为目前是业内唯一全自研存储阵列和SSD盘片的存储厂商。
 
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  华为OceanStor V3融合存储
 
 
  华为融合存储包括以下型号:中低端产品是5300V3和55OOV3、中高端产品是5600V3和5800V3,高端产品主要有三款,高端入门级6800V3,高端中档次的是18500和18800V3.据秦岭介绍,用户对于数据的要求并不是简单的读写要求,更多是数据管理的需求,例如:既需要支持SAN还需要管理非结构化数据;既需要应用传统的机械式硬盘技术还需要闪存SID技术;既需要数据存储还需要数据保护、备份、容灾;既需要高端阵列还需要中低端阵列;那么这些阵列之间能否实现数据流动成为用户最关心的问题。
 
 
  华为OceanStor V3融合存储就解决了数据中心的数据管理问题,可以把不同的设备融合在V3的产品中,用户只需要一套硬件,一套软件解决大部分数据管理的需求。
 
 
  华为固态池阵列:OceanStor Dorado
 
 
  据秦岭介绍,Dorado的含义是一种剑鱼,海里游得最快的鱼,Dorado是针对闪存进行的优化,特点是使用简单。Dorado2011和5100采用双控制器架构,是华为模块化存储的代表,部署方面简单、快捷、可靠。自2011年发布以来至今,实现零事故,充分得到了市场的验证。
 
 
  另一个特点是完全针对闪存进行的优化,速度极快,快不仅体现在IOPS上,还体现在低延迟上。以Dorado5100为例,其最大IOPS是60万,这个成绩可以满足大部分企业的业务需求。在低延迟方面也是用U秒来计算,针对高频交易、海量数据分析处理的用户带来较高的效率提升。
 
 
  华为OceanStor存储业务加速解决方案
 
 
  据秦岭介绍,无论是虚拟化系统,ERP系统,还是数据库系统,只需要底层采用华为OceanStor闪存加速解决方案,就可以保证在您业务不做任何调整的前提下实现性能的翻倍提升。除了性能的提升之外,该方案还有三大主要特点:可靠性、可管理性、可扩展性。
 
 
  可靠性
 
 
  在可靠性方面,秦岭表示,实现存储方面的可靠性是一个系统化的工程,必须从硬件、架构、软件、方案等多方面打造完善的可靠系统。在硬件上,华为在介质层面拥有可靠性的算法保证闪存介质的可靠,同时在架构方面拥有Smacuick2.0技术,防止单点时效,控制器也是配制双控,若坏掉一个,则由另一个接管保证业务的连续性。
 
 
  在软件算法方面,华为通过算法优化硬件设备提升可靠性,如Dorado2.0+技术,可通过磁盘层面的Dorado技术虚拟化管理资源,更好的把IO分担到每个磁盘,当磁盘出现故障后并能快速进行数据重构,秦岭通过实际测试举例说明:在使用SAN盘或NL-SAS盘时,当发生单盘失效时,通过Dorado2.0+技术重构时间控制在30分钟,而业内传统技术往往需要10个小时,华为可通过软件方式加速故障的恢复时间保证阵列可靠性。
 
 
  与此同时,我们还需要加强方案级可靠性设计,预防如火灾、地震等自然灾害带来的破坏,这部分融合了华为的备份、双活、容灾解决方案以确保业务连续性。
 
 
  秦岭重点介绍了两大方面,第一是华为在介质层面的可靠性设计,华为的SSD盘是完全自主研发自主生产的,掌握主要核心技术,闪存是通过储存的电子数量来表示你的数据,电子是非常活跃的,在使用SSD时有可能发生电子的逃逸,发生跳变之后会影响读出数据的准确性,因此需要一套纠错算法把错误修改,这部分华为请教了俄罗斯的科学家提供了一套LDPC的算法来纠错,大大提高了介质的可靠性。
 
 
  第二是闪存的擦写字数的提升,闪存本身有擦写次数的限制,有一定的寿命,这时需要让整体磁盘中的每个闪存颗粒都能均匀分配到IO,从而保证磨损的均匀状态,提升SSD盘寿命。华为在后台有内部巡诊机制可主动预防发现逻辑错误,与传统机械式硬盘对比故障率大大降低。
 
 
  同时,华为还提供了完善的数据保护方案,根据用户数据中心建设规划来做平滑的演进。数据中心的建设并不是一步到位的,往往需要一个循序渐进的过程,如单独性开始到同城再到异地,通过华为硬件架构及软件算法的可靠性保证单台阵列最大的可用性。
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  针对两地三中心的建设,秦岭表示,华为可以通过复制功能把同城两个地方的数据复制到异地的灾备战略中,可以从单中心变到同城双中心,再变到两地三中心的架构,再变到集中式灾备的架构,整体计划对上层业务实现全透明,都是通过华为软件方式实现。用户在架构调整时只需激活相应功能即可。
 
 
  可管理性
 
 
  如何针对不同的数据需要考虑不同方式进行存储是每个企业需要思考的问题,华为拥有丰富的数据管理功能,可帮助用户更加高效的管理数据。
 
 
  秦岭主要介绍了两大方面,第一是华为flash-aware技术,主要应用在传统机械式数据中心向全闪存数据中心过度,华为通过flash-aware技术可帮助用户融合HDD和SSD两种算法,帮助用户能平滑的从机械式硬盘过渡到SSD闪存。
 
 
  第二,华为还提供了混合式阵列技术,一个是SmartTier、另一个是SmartCache,Tier主要做分层和数据识别,把热数据放在SSD硬盘上,把温数据放在Cache盘上,把冷数据放在NEL磁盘上;SmarCache则把闪存当做Cache来使用,使热点数据被第一调用,这样可通过算法的优化实现效率的提升。
 
 
  可扩展性
 
 
  弹性是华为闪存技术的另一特点,未来用户对云数据中心的需求逐渐增大,首先需要搭建融合的存储资源池,根据业务需求按需分配,因此,可扩展性成为数据管理的重要需求。华为Oceanstor OS存储软件融合了多种数据管理功能,如:SNA和NAS管理功能、数据备份功能,数据互相复制功能、双活功能等,使华为Oceanstor OS可满足用户未来业务扩展的要求。
 
 
  华为闪存技术的创新规划
 
 
  2015年,华为在全球发布闪存风暴,旨在通过技术创新带领用户和业界提前进入全闪存时代,据秦岭介绍,2015年华为自研的SSD可1:1完全替换15000转的机械式硬盘,成本上也和机械式硬盘基本相同。2016年华为还将发布新一代DoradoV3,结合新一代全闪存阵列做出了多方面的优化,据秦岭提前剧透,优化后,在80万IOPS前提下实现半毫秒的时延,未来还将研发出代替10000转的SAS磁盘,成本与1000转SAS磁盘持平,做到等容量,等数量替换,还将推出大容量SSD,最高可提供32TB的SSD硬盘,预计到2020年,实现全面替代NL-SAS硬盘,从而带领用户提前进入全闪存时代。
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  真实案例分享
 
 
  秦岭分享了两个真实案例看看闪存都解决了哪些业务问题。第一个是某海关通关分析业务,为了解决延时问题,提高效率,推荐其采用了Dorado5100替代传统阵列,实际应用效果显示,从原来的数据整合处理需要7个半小时缩短到3个小时完成。
 
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  第二个案例是券商行业,随着业务的增长,券商结算处理时间越来越长,于是向其推荐了Dorado5100全闪存阵列,经过实际测试表示,从原先的业务结算需要一个小时提升到只需要十几分钟,整体结算效率提升3倍,从以上两个真实的案例可以看出在业务内部数据处理时,传统阵列已很难满足业务需求,闪存的应用将大大提高业务处理效率。
 
 

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