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針對硬盤而與IOPS（每秒輸入/輸出）問題而設計的RAID（獨立磁盤冗余陣列）控制器與有可能不能適應固態驅動器（SSD）和pNFS（并行網絡文件系統）的時代。SSD與pNFS可以輸入輸出大量的數據，因此流帶寬將成為RAID廠商必須面對的問題。
當我這么說的時候，我面前的RAID廠商并不贊同。他們說，數據存儲是IOPS的世界，因此我為什么要關心數據流的性能？這里介紹一下，IOPS是每秒I/O請求數量，而流帶寬是控制器每秒鐘可以將多少GB的數據傳輸到一個或多個服務器。
磁盤驅動器可以支持有限數量的隨機IOPS，而對于閃存驅動器來說，這個數字實際上是無限的。如果再結合并行NFS（網絡文件系統），如果控制器的數據流I/O相對不高，則每秒I/O請求數量并不重要。
目前為止，許多人都認為I/O是隨機的。對于過去的許多應用程序和文件系統分配方式來說，這可能是正確的，但是對于一些新的文件系統分配方式，pNFS以及SSD來說，情況則發生了很大的變化。對于那些聲稱控制器最重要的是IOPS的RAID存儲廠商來說，如果他們還沒做好準備的話，在未來18個月內，他們就會知道自己錯了?；陂W存的SSD，文件系統設計的變化以及NFSv4.1（pNFS）將帶來廣泛的影響：從高端陣列一直到低端的SAS和SATA驅動器。
SSD下的IOPS
讓我們先來看看閃存SSD會給RAID控制器帶來什么影響。就像Bitmicro所說的那樣，閃存SSD擁有極低的延遲性，而且每秒可以處理至多5.5萬個隨機讀取。由于Bitmicro沒有提供關于請求大小的任何信息，我們暫時假設每個請求的大小是比較小的。由于一個磁盤扇面是512字節，因此如果5.5萬個IOPS都是這個大小，那么總的請求將是26.9MB/秒。
在另一個針對小型隨機塊的測試中，I/O請求大小是8192字節，這是小型塊I/O最大的請求大小了，這樣在使用400MB/秒性能的4GB/秒光線通道接口的時候，5.5萬個請求就是429.7MB/秒。（旁注：一些廠商雖然提供了數據，但是不告訴你如何才能達到這些數字，這點我很不喜歡。）我懷疑這些廠商使用的是隨機的512字節I/O，更有可能的是像1024字節或4096字節大小的請求，但是誰知道呢。因此，我查詢了英特爾的網站并發現這些數據：
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我之所以挑出PCIe 2.9總線的8條通道是因為這是我在控制器設計中所看到的最高性能了。我還看到一些SSD的性能低于或相若于英特爾SSD的性能范圍。多數RAID控制器使用PCIe總線來作為高速緩存之間或通信之間的接口。實際上，一些RAID控制器甚至不使用PCIe 2.0（每條通道500MB/秒），而是仍然使用PCIe 1.1（每條通道250MB/秒）。就像你所見的那樣，即使在SSD上進行純粹隨機的I/O，鑒于SSD的高性能，這些I/O也很快變成帶寬問題。29個SSD可能看起來很多，但是如果其中一些以300MB/秒的速度執行大型塊操作和順序I/O，那么只要4個驅動器就可以使8通道PCIe 1.1總線達到滿負荷。
我的想法是SSD會將隨機問題變成數據流問題，而當前的RAID設計無法解決這種帶寬問題。當前的RAID設計甚至沒有重視支持大量IOPS所需的命令隊列。SSD將會使人們重新思考IOPS與數據流。
文件系統變化
許多文件系統廠商意識到在越來越多的環境中，文件大小擁有雙峰分布。多數文件系統有許多小文件，這些文件不會占用很多空間，而少數幾個大型文件則占據了大多數的空間。隨著文件系統廠商意識到這個趨勢，他們開始增加大型文件的分配大小。這意味著如今我們有一些文件系統支持16MB以上的大型分配，從而使IOPS中大型數據塊的讀寫變成一個數據流I/O問題，而解決這個問題則需要帶寬。鑒于處理眾多小型分配會帶來很大開銷，因此越來越多的的文件系統開始讀寫大型數據塊。擁有更大的分配可以減少文件系統分配圖的管理開銷，從而提高文件系統性能并減少碎片。
許多RAID廠商沒有理解文件系統和文件系統變化會給他們的硬件帶來什么樣的影響。根據我的經驗，即使是一個同時也出售文件系統和應用程序的RAID廠商，在你和他談論這件事情的時候，他也沒有理解這種影響。
不一樣的NFS
舊的NFS協議處理的是非常小的請求，因此即使數據在文件系統中是順序分配的，I/O請求看起來也像是IOPS問題。多數NFS服務器設計成處理成百上千個連接，并解決每個連接在處理小型請求時所帶來的IOPS問題。pNFS改變了這一切。如果數據是順序分配的，pNFS可以進行大型傳輸。結合10GB/秒以太網，我預計隨著時間推移，越來越多的文件系統將可以流處理數據（見《NFS的未來已經到來》）。
未來屬于IOPS和數據流
當一些人告訴我說未來主要是IOPS問題或數據流問題的時候，我懷疑他們沒有理解I/O和現在I/O請求所發生的變化以及文件系統的工作原理，因為這無論是IOPS還是數據流，這兩個都是需要的。如果你使用SSD–我們中的大部分人將來都會使用SSD–如果你有足夠的請求隊列需要傳輸到存儲設備和RAID控制器，那么你就可以通過SSD來流處理I/O。注意我剛才所說的：你必須有足夠的請求（IOPS），你才可以進行流處理。未來的存儲控制器將必須能夠在主機上管理大型請求隊列（IOPS），并能夠在發送SSD流數據的時候執行并管理這些I/O請求。
將這個和文件系統的變化以及pNFS結合在一起，我們可以清楚地看到，要想獲得均衡的性能，IOPS和數據流都是必須的。我們需要存儲控制器。我們現在稱之為RAID–誰知道未來它們會被稱作什么–控制器可以在前端支持大量的命令隊列并在后端流處理I/O。一些存儲控制器廠商必須理解這些要求，而我敢肯定一些廠商已經在進行升級。我同時敢肯定一些廠商沒有理解現在的局勢，這些廠商在未來的市場中有可能落后。
在未來的產品中，為了快速傳輸數據，IOPS和流I/O都是你所必須的。你可以向廠商詢問RAID控制器在全雙工（同時讀取和寫入）帶寬下訪問磁盤（非高速緩存）的表現，你也可以要求獲得一張結構圖以便了解控制器以及PCIe總線的數量并計算出最高性能。我們就要進入新時代，你要做好準備了。
本文作者Henry Newman是一位行業咨詢師，在高性能計算和存儲領域擁有28年的經驗。
