高性能低能耗，浪潮信息集中式存储全闪平台揭秘

当前，伴随千行百业的数字化转型，由服务器、存储、网络等组成的数据中心，作为支撑数字化转型的基础，迎来高速发展。关于存储，NAND全闪介质的SSD固态硬盘因其高性能、高可靠、低能耗的特点，可满足人们对更快速、更安全、更绿色的存储需求，且随着Flash颗粒单位容量成本不断降低，SSD固态硬盘正在加速替代磁介质的HDD机械硬盘成为市场主流存储介质。

如何应用好更强性能的SSD硬盘，却并非易事

首先，在SSD硬盘高性能下，以往面向磁盘设计的传统存储操作系统的时延，在整体IO时延占比达到90%以上，存储系统性能瓶颈已经从后端硬盘转移到存储软件栈，SSD硬盘的性能无法充分展现。其次，由于NAND Flash颗粒具有需要将数据先擦除后写入的特点，而NAND Flash颗粒的可擦写次数有限，导致SSD硬盘的寿命受其限制，且随着NAND Flash颗粒容量密度的增加，擦写次数越来越少（如MLC和TLC介质的可擦写次数相差约5倍）。另外，虽然Flash颗粒单位容量成本不断降低，但SSD硬盘的容量成本仍然比HDD硬盘高。

(资料图)

如何充分发挥出SSD硬盘的性能优势、高效利用擦写次数以保证其寿命、降低单位有效容量的成本，与SSD硬盘相适应的存储全闪软件栈成为解决这些问题的关键所在。浪潮信息面向闪存介质创新设计的集中式存储全闪栈，通过ROW追加写、全局垃圾回收算法、盘控协同等技术，释放SSD介质性能，创新加速存储业务增长。

性能和寿命兼得

ROW (Redirect on write)追加写

浪潮信息集中式存储全闪栈采用ROW (Redirect on write)追加写的方式，每次写IO都重新分配空间，并将随机小块IO凑成大块IO，达到满足RAID满条带写的条件后落盘，这样就避免了RAID写流程中的读惩罚，并降低了写惩罚，即降低校验数据更新频率，从而简化和缩短了数据写流程，提高了IO执行效率，有利于数据写请求快速下发至SSD硬盘，发挥SSD的性能，缩短IO时延。同时也降低了写入SSD硬盘的总数据量和IO总数量，减少SSD硬盘的擦写次数，保证其寿命。

RAID满条带写的方式，也解决了RAID各盘上数据写入量和写入频率不均衡导致的热点问题，从而避免热点盘频繁擦写甚至擦写次数快速耗尽，保证SSD硬盘的寿命；也避免热点盘上IO压力变大、IO时延变长，成为性能的瓶颈盘风险，有利于存储系统的性能发挥。

ROW追加写

全局垃圾回收

ROW追加写产生的老数据（即垃圾数据）所占用的空间需要被回收用以保存新写的数据。对于不全是垃圾数据的空间，需要将其中的有效数据进行迁移，并修改对应的元数据，这就意味着要尽量减少垃圾回收过程中搬迁的数据量。同时需要尽量搬迁较冷的数据（短时间内成为垃圾数据概率低的数据），避免搬迁的数据在短时间内变为垃圾数据，提高迁移操作的价值。另外，相同冷热程度的数据，较短时间间隔内都发生更新从而变为垃圾数据的概率较大，相应的保存这些数据的空间内的无效率数据就会更多，意味着需要搬迁的数据更少，有利于垃圾回收高效的回收空间。

浪潮信息集中式存储全闪栈采用创新的全局垃圾回收算法，全局实时监测已用单位空间中的无效数据含量、有效数据权重（冷热程度等），全局查找无效数据更多、有效数据更冷的空间进行回收，减少空间回收时的搬迁数据量，降低迁移数据短时间变为垃圾数据的概率。同时，根据数据冷热程度预判，将元数据、新写的数据和GC搬迁的数据区分存放，从而提高垃圾回收效率，降低对系统性能和SSD硬盘寿命的影响。