固态硬盘挑战企业级SAS/SATA硬盘

几年前，企业级SATA硬盘的推出，给企业在存储空间上提供了很好的解决方案。随着1TB容量产品发布，企业级SATA硬盘提供海量存储同时，还可以提供一个十分低成本的解决方案（即每GB仅20美分），但是在性能方面，由于寻道时间和等待时间因素使得用户期待更加高性能的替代品。相比较寻道时间和等待时间缓慢的改善步伐，尽管在过去10年内带宽改善了近10倍，处理器也在性能上已提升60倍，但磁盘性能仅仅提升2.5倍。

可见，这种性能改进的效果是直接导致一个严重的性能瓶颈，特别是对OLTP数据库和邮件服务器的随机访问。此外，针对要求较高缓存的复杂应用程序，RAID控制器、硬盘缓存和RAID设置方面尽管可以部分掩盖性能上的缺陷，并采取了大量的研究和开发试图通过提供大量独立并行I/O线程以提高磁盘性能。

对于磁盘来说，有两方面可以提升在对OLTP数据库和邮件服务器的随机访问的性能。最传统的方式是采用15000转的SAS硬盘组成并行应用，或者是采用大量的更加廉价的SATA硬盘。最终根据测试结果，表明尽管SATA硬盘可以提供更高的性能，但是在相同的性能下，需要更多的SATA硬盘数量。

由此，固态硬盘为企业提供了一个新的存储应用战略：如果用户对于空间要求并不是很高，但对于随机存储的I/O要求较高，因此可以采用SSD来获得同样的性能，SSD可以提供一流读取性能，但写入方面稍显逊色。

英特尔一直关注中端存储市场，试图利用其内存控制器获取比对手更加广阔的市场，英特尔SSD产品可以提供0.075毫秒的访问时间以及0.15W的功耗，完全可以满足对OLTP数据库随机访问的性能。

从上面对比可以看出，如果对于容量方面需求较强，SATA或SAS驱动器可能是最好的选择。另一方面，如果需要获得更多I/O性能，SLC固态盘相比SAS或SATA驱动器最显着的优点是较少的随机存取时间，在满负荷下的低功耗和高可靠性。

通过比较可以看到，固态盘有着比磁盘更加明显的优势。首先是200万平均故障间隔时间，这个特性远高于市场上最好的SAS磁盘（160万MTBF）。另外，英特尔还保证，如果X25-E每天承担2.9TB数据写入，它可以维持1800年，相比较磁盘驱动器很难有这样的性能表现。

IOMeter是一款功能非常强大的IO测试软件，它包含了负载发生器（IOMeter称其为Worker），提供一系列标准测试组件以模仿实际应用，如WebServer（网站服务器）、FileServer（文件服务器）和在OLTP（OnLine Transaction Processing，在线交易处理）服务器。这些测试组件产生不同大小的输入输出请求和读/写分布，以模仿实际应用中的行为。

I/O Meter性能表现

首先，我们测试磁盘的方案采用顺序访问一个20GB的文件。由于英特尔SLC固态硬盘仅仅32GB容量，所以我们不得不使用一个相对较小的文件作为测试脚本。再有，为达到最好的磁盘测试效果，我们使用拥有最多扇区的外磁道读取数据，从而获取最高持续传输率。

英特尔SLC固态盘表现远超出期望：读取性能达到了266MB/秒，远远高于之前所期望的250MB/s，然而顺序加载并没有提供过高的成本，同时SSD更加吸引人的优势在于：2个SAS磁盘或4个SATA磁盘所表现的性能仅仅需要一个SSD。

由于Adaptec控制器没有充分利用SLC固态硬盘的带宽性能优势：我们只看到从4至8个磁盘变化时一个非常小的性能改善。我们假设这是一个SATA相关的问题，那么8个SAS磁盘几乎不可能达到1GB/秒表现，这是一个RAID控制器瓶颈。

这样采用16个SATA磁盘与两个Adaptec控制器相连接以求达到最高传输速率。为测试RAID控制器进一步的影响，采用4个SLC固态盘与其中一个Adaptec控制器连接，其余四个连接另一个控制器。其结果是相当惊人的：在两个控制器上的固态硬盘相比在一个控制器上的8块SSD性能提高超过60％，由此一个具有RAID功能的系统可以提供1.2GB/s的读取能力。

SQLIO性能表现

SQLIO是一款由Microsoft提供的测试工具，用来测试磁盘子系统的I/O性能的产品。可以模拟微软SQL 2000/2005数据库如何访问磁盘子系统。下面的测试都是用RAID 0环境下进行的。

英特尔在对SLC固态硬盘的性能上表示在顺序写入数据时，性能可达170MB/s的传输速率，根据测试该驱动器有能力提供更加强劲的性能表现。

然而通过IOMeter的测试表明，8个SAS硬盘可以接近一个SLC固态硬盘在随机组合的读取和写入的性能表现，特别是在进行随机读取性能上。这表明SLC驱动器是最好的读取解决方案，在性能上的表现完全击败任何磁盘的竞争。

随机写入的速度仅仅比随机读取略显逊色。不过，这种表现形式已经给与用户很大的惊喜，因为作为固态硬盘过去的弱点，如今能有如此表现值得期待的。

总结

对于SSD简单的性能测试，尽管在性能上有比较突出优势，但对于高端系统中关键任务应用不受到重视，由于英特尔X25-E Extreme SLC固态盘并非双SATA接口，它并没有一个“超级电容器”，在突然断电的情况下不能很好支持缓存的写入闪存阵列中。对于这些用户，企业级存储巨头EMC公司让容量高达400GB，但价格却是英特尔X25-E Extreme SLC固态盘的10倍。

在其他方面，大概90％的市场份额，英特尔X25-E有着令人惊奇的表现：它提供了至少3至13倍OLTP性能，同时功耗不到传统SAS驱动器功耗的十分之一。由此，企业可以不必拘泥于SAS或FC驱动器在关键OLTP数据库上应用。就目前正在使用大量的硬盘利用率来说，很大一部分硬盘处于空闲状态，英特尔SLC固态盘提供了更多的机会。

然而，要知道，超高存储设备更加容易造成在更高存储层次的瓶颈。目前的存储处理器方面的表现，只有在一些极端情况下负缩放，100％随机写在RAID 5为例。但在实际应用中很难达到的。SSD的性能及能耗优势，使得它在企业级存储中的应用开始受到重视。但目前只有EMC、Sun等少数厂商支持SSD，而SSD在普通商业领域中的应用才刚刚兴起，还需要大量的实践证明其可用性和可靠性。