這個EMC列出的VFCache適用場合中，橫坐標為存儲工作負載的讀/寫比率;縱坐標為數據訪問的隨機程度，即以隨機IOPS為主還是要求帶寬的數據(下方與100% of the data并列的應該為0% of the IOPS，我們覺得可能是筆誤)。
EMC表示VFCache適用于以IOPS訪問為主，數據集相對不大的讀取密集型工作負載。就像他們在新聞稿中所說的：“將PCIe閃存技術的優勢從社交媒體邊緣應用和互聯網拓展到主流關鍵應用如微軟、甲骨文和SAP?，F在的數據庫(CRP，ERM), 聯機事務處理系統(OLTP),郵件，網站和報表系統，以及任何擁有緩存工作集的讀密集型工作負荷…”
可是我們覺得，從性能和成本的角度，任何使用閃存作為介質的企業級存儲產品都適合上述應用——高IOPS性能(讀比寫更快)、寫次數限制、單位容量相對傳統硬盤成本昂貴這些特點。甚至有用戶將一些不太關鍵的應用跑在消費類(MLC)閃存存儲上，不是嗎?
當然我們不能只考慮這些因素，還有共享訪問能力和數據保護。
Forrester研究公司分析師Andrew Reichman表示，通過在混合架構中使用閃存作為緩存，EMC可以使該技術更好地運用于一般企業，Fusion-io的薄弱點是數據保護和管理，在其最新季度報告中，Fusion-io表示其57%的收入來自于Facebook和Apple公司。
“如果你是Facebook，你有自己的開發人員團隊，你知道如何保護數據和編寫自己的代碼，知道數據的位置，但是對于一般企業而言，事情并不是這樣，”Reichman表示。
記得筆者在去年8月曾經寫過這樣一段話：“Fusion-io的ioMemory系列產品在操作系統中仍然表現為傳統驅動器的形式，無論是OLTP應用中當作物理內存的補充/替代昂貴的外部存儲，還是CDN(內容分發網絡)的緩存，其應用仍有局限，或者說效率依賴于用戶軟件的優化程度。”
可以說Fusion-io在最近兩年的“火爆”使越來越多的人開始關注PCIe閃存卡，該公司是這個領域的先行者。當我們看到其ioDrive產品在性能和延時方面的優秀表現時，同時也意識到它與傳統網絡存儲系統的差異之處。
回到大約十年前，筆者最初接觸外部控制器RAID磁盤陣列的時候，一個重要的應用就是服務器高可用(HA)。當時Linux的流行程度還不如今天，但無論是Windows Server環境下的MSCS集群、IBM AIX還是HP-UX等服務器系統的高可用，都需要后端的共享存儲系統。它們可以通過SCSI、光纖通道或者后來的以太網(iSCSI等)連接到主機，在集群中一臺服務器故障時由另外的一臺或幾臺服務器接管后端存儲上的應用數據，使業務中斷的影響減到最小。
顯然，單獨依靠Fusion-io的ioDrive閃存卡是無法實現多臺主機共享訪問的。盡管Fusion-io支持一半的閃存空間作為鏡像的數據 保護模式(存儲容量減半)，但FPGA閃存控制芯片以及所在服務器的一些組件還是有可能成為“單點故障”。因此當我們將重要的數據放在上面時，必須考慮使 用復制等容災手段。
而中高端外部存儲系統的可用性普遍達到了99.999%，除了類似于服務器上的電源和風扇設計之外，驅動器、RAID控制器也都具備冗余能力。而且對于關鍵業務數據的保護，企業級磁盤陣列普遍能夠提供快照、本地/遠程復制和鏡像等軟件功能。
因此，在Fusion-io這樣的PCIe閃存卡大規模應用之前，EMC等傳統存儲廠商已經開始將驅動器形式的SSD應用于他們的存儲系統中，提供 給用戶比傳統機械硬盤更好的IOPS性能。為了進一步提高閃存的使用效率，自動分層存儲和陣列上的緩存這兩種技術開始配合SSD工作，比如EMC的 FAST和FAST Cache(現在統一歸屬為FAST VP)。而NetApp很早就將固態存儲器用于自家的FAS統一存儲產品中，第二代PAM II PCIe卡將DRAM換成了閃存——被稱為Flash Cache的讀緩存加速器。
NetApp Flash Cache在硬件上接近于Fusion-io，但由于它位于陣列控制器內部，因此不會影響共享訪問。如今EMC推出的VFCache也是一塊PCIe閃存 卡，用于后端陣列的讀緩存不會影響到數據保護，安裝在服務器上不用經過存儲網絡使它具備相對更好的性能，但目前還不具備不同物理主機間的共享能力。
接下來的一頁，我們將討論EMC VFCache目前的功能限制，有哪些計劃中尚未加入支持的特性?Fusion-io在服務器閃存緩存領域的競爭策略及優勢等。
EMC VFCache當前局限，Fusion-io的優勢
EMC VFCache硬件——來自美光(Micron)的300GB PCIe SLC NAND閃存卡
我們之前看到EMC宣傳閃電計劃時出示的是一塊全高PCIe閃存卡，應該屬于內部的早期評估樣品，如今正式發布的半高PCIe使它能夠兼容于絕大多數1U和2U機架式服務器。
使用VFCache的寫操作范例
與后端存儲系統結合的服務器閃存緩存方案，是EMC VFCache相對于DAS(直連存儲)最大的優勢。根據上圖的原理，VFCache驅動軟件除了攔截不超過64KB大小的I/O請求(通常為隨機操作)并將其緩存到PCIe閃存卡用于加速訪問之外，在應用程序進行寫操作時不做改變，仍然是直接通過FC HBA卡寫入后端SAN存儲并等待其反饋成功信息(上圖中的虛線)，因此VFCache硬件故障不會導致數據丟失。
FAST集成、分布式緩存一致性暫未提供
去年6月，筆者應該是第一個于國內媒體中發表關于EMC“閃電計劃”的原創評論分析。上圖為當時引用自基辛格在EMC World演講中的ppt。對于“擴展FAST套件到服務器”的說法，我們認為現在還沒有實現，因為VFCache的fiter driver相當于一個對上層應用透明的卷管理器;而EMC存儲陣列目前還不具備對VFCache的可見性，也就是說存儲系統的管理軟件還不能管理它，有待于未來進一步的集成。
至于分布式緩存一致性，它也是EMC VPLEX上的一個重要基礎技術。如果VFCache提供對它的支持，能夠將之前存儲虛擬化設備基于內存的分布式緩存擴展到服務器本地閃存，而不需要斷電保護。當一臺服務器上的數據訪問，能夠在另一臺主機的VFCache命中時，也不用去訪問后端陣列了。而EMC VFCache目前還不支持分布式緩存一致性，我們覺得可能是因為其復雜性，首先需要在每臺主機上保持元數據的同步一致，另外不同服務器上的VFCache閃存卡之間移動數據都需要經過網絡，容易會帶來可靠性和性能上的不確定因素。
因此，VFCache暫時還無法支持共享磁盤環境和active/active集群，包括不能使用像VMware集群的vCenter DRS(Distributed Resource Scheduler，分布式資源調度)和用于復制的vCenter SRM(Site Recovery Manager，站點恢復管理器)這樣的功能，同樣在執行vMotion虛擬機遷移之前，也需要先停止并移出源虛擬機上的VFCache。
上表為EMC VFCache的軟硬件支持規格，其中Windows系統兼容64位Server 2008(包括R2)而沒有較早的Server 2003，Linux當前也只有RHEL(Red Hat企業版Linux)5.6和5.7，沒有最新的RHEL 6.0和另一個主流的Linux發行版——Suse Linux Enterprise Server。我們能夠理解EMC的驅動軟件還處于測試當中，不過傳統存儲陣列連接主機的的FC HBA卡和Fusion-io的ioDrive可沒有這些限制。
關于PCIe閃存卡的NAND制造工藝、容量和性能，筆者不想在本文中過多討論。需要說明的是美光的閃存卡使用了自家的ASIC控制芯片，理論上消 耗的CPU和內存資源比Fusion-io要少。不過Fusion-io盡管采用了通用的FPGA，但他們在PCIe閃存卡制造和固件算法上的經驗也是一 種優勢。
Fusion-io首席執行官David Flynn曾表示：“他們(EMC)正在使用SLC，以每GB計算的話其成本要高出3倍。他們會說這是個不錯的東西，但是SLC不如MLC——即使是在企業級領域。”
Flynn打趣說，EMC使用SLC是因為他們依賴美光和其他組件廠商，而這些廠商并不具備Fusion-io那樣可靠的MLC NAND閃存的能力。“如果他們通過美光采購組件的話，他們必須為此付出代價，支持是我們4到6倍的成本。”
此外，EMC VFCache方案目前每臺服務器只支持一塊閃存卡，服務器和存儲陣列之間只支持4Gb/s和8Gb/s光纖通道連接協議，當然重要的一點是只支持EMC 的存儲系統。如今對性能要求較高的應用通常還會選擇FC存儲接口，而EMC當然也不希望VFCache促進其他廠商的陣列銷售。
EMC VFCache具備一種特有的“split-card(切分卡)”功能，允許用戶使用服務器閃存卡的一部分作為緩存，而另外一部分作為DAS存儲資源來使用。
挑戰：如何支持雙活集群和vMotion等功能?
寫到這里，我們再來談談Fusion-io的舉動。美光、STEC等廠商進軍PCIe企業級閃存市場使該公司很難長期保持硬件上的優勢，因此他們也在積極研發和收購相關的軟件解決方案。
Fusion-io首先發布了directCache緩存軟件來配合ioDrive閃存卡，能夠支持ACTIVE-PASSIVE FAILOVER CLUSTER(活動-被動故障切換集群，指服務器雙機高可用)，而不支持像Oracle RAC那樣需要同時訪問共享塊存儲設備的HA集群模式。directCache可以說與EMC的VFCache非常類似，當然它不會像EMC那樣限定后端的存儲類型和磁盤陣列型號。隨后收購的ioTurbine(以及由它組成的ioCache方案)則是VMware服務器虛擬機專用的緩存軟件，其部署方式如下圖：
Fusion-io ioTurbine部署原理圖
EMC VFCache其實在原理上和Fusion-io ioTurbine也有不少相似之處。拿VFCache為例來說，需要在ESX/ESXi Hypervisor層安裝一個VFCache Vender Driver，將閃存卡資源分享給上層虛擬機;還有位于虛擬機上的VFCache Driver(包括VFCache software)，用于實現像在物理服務器操作系統上那樣將VFCache作為后端陣列讀緩存的功能。
VFCache支持RDM(塊級裸設備)和VMFS加速，也就是說無論將外部存儲系統創建為虛擬機共享文件系統datastore，還是透過物理機上的HBA卡(前提是支持VT-d)直通訪問都可以支持。
既然原理類似，也都是只加速讀的Write-through(策略)，為什么ioTurbine能夠支持vMotion而VFCache不支持呢?
我們覺得，這是因為vMotion、vCenter DRS、SRM這些功能都建立在vCenter對Hypervisor管理的層面上，在將數據訪問權從一臺物理機切換到另外一臺時，需要先在源端解除 SCSI鎖定。而無論VFCache還是ioTurbine都是在虛擬機上安裝了第三方驅動軟件，這時就需要它的數據卷(包括后端存儲和閃存緩存)控制權 釋放機制與VMware的軟件功能相配合。即使是EMC與VMware這樣的關系，VFCache現在還不能支持vMotion等，而ioTurbine 卻能夠做到，正是具備這樣的“功力”促使Fusion-io去收購他們。
筆者還注意到，在ioTurbine公開的資料中，只支持VMware ESX 4.0, ESX 4.1, ESXi 4.1而沒有最新的vSphere 5.0，另外客戶機VM也只支持Windows Server 2008和2008 R2 (x64-bit only)，沒有Linux可見其實現的難度。應該說未來還有很多需要做的工作。
簡單說，閃存緩存軟件幾乎每家都能做，但能否支持雙活訪問和虛擬化集群環境中的高級功能，就不是那么容易了。據了解NetApp開發了有一段時間的 “水星計劃(Mercury)”，將會支持VMware的高可用特性、vMotion和DRS，并將支持任何服務器PCIe閃存卡，以及多卡聯合功能。
最后一頁，我們再來關注下EMC后續將要發布的Project Thunder(雷電計劃)。
雷電計劃(Project Thunder)：有哪些創新?
最后，筆者也來談談對EMC下一步“Project Thunder(雷電計劃，或稱雷霆計劃)”的觀點。
首先，Project Thunder被稱為“Server Networked Flash(服務器聯網閃存)”，較VFCache而言增加了可擴展性和共享能力。雷電計劃在2U/4U服務器機箱中使用了一個輕量級的軟件堆棧，內置最多15個類似于VFCache硬件的PCIe閃存卡，采用了優化的高速Infiniband和以太網(估計是考慮支持已經產品化的40GbE，因而放棄了現在剛達到16Gb/s的FC)RDMA主機數據路徑。能夠提供數十GB/s帶寬和真實應用環境中百萬級別的IOPS。
EMC將Thunder定位于VFCache的擴展，針對讀和寫延遲/IOPS密集型應用來優化。既然包括寫數據，雷電計劃將可能不只支持作為緩存來使用，而且應該具備高可用特性。筆者覺得它更接近一個EMC全新打造的(相對其現有存儲系統而言)全閃存陣列。就像Texas Memory Systems(TMS)、Violin Memory等廠商的產品那樣。
注：在《SPC-1：閃存 vs.磁盤新舊勢力的戰場》一文中，我們提到TMS RamSan-630全閃存陣列去年曾以400,503 IOPS創造過SPC-1測試的紀錄，并且具備$1.05/SPC-1 IOPS的優異性價比。
TMS RamSan-720的IOPS和帶寬性能沒有EMC Project Thunder宣傳的那樣高，當然它只有1U機箱的空間占用，堆疊使用也可以將容量和性能翻番。關鍵的一點是，TMS宣稱RamSan-720是第一款沒有單點故障的全閃存陣列，這使它能夠真正勝任企業關鍵應用中的高可用存儲。
RamSan-720的高可用建立在雙RAID控制器的基礎上，底層有被稱為“2D Flash RAID”的閃存模塊內部(即芯片之間)和跨越閃存模塊的RAID 5，外部主機接口同樣支持40Gb/s QDR InfiniBand，還有當前主流的8Gb/s Fibre Channel。
可以想象，無論服務器閃存緩存還是全閃存陣列領域的競爭都會越來越激烈，讓我們期待EMC雷電計劃、NetApp Mercury和其它存儲廠商給我們更多的驚喜，“讓暴風雨來得更猛烈些吧!”
