關(guān)于那些儲存技術(shù)的發(fā)展之路

在SNIA存儲開發(fā)人員會議的第一天，存儲網(wǎng)絡(luò)行業(yè)協(xié)會（SNIA）存儲管理倡議（SMI）宣布完成SNIA箭魚存儲管理規(guī)范的1.0版。警告，首字母縮寫風(fēng)暴來臨。

Swordfish存儲管理規(guī)范擴展了分布式管理任務(wù)組（DMTF）紅魚應(yīng)用程序編程接口（API），因此它可以管理存儲設(shè)備的類型，并提供在現(xiàn)代數(shù)據(jù)中心找到的存儲服務(wù)。SNIA Swordfish規(guī)范有助于為管理超大規(guī)模和云基礎(chǔ)設(shè)施環(huán)境中的存儲和服務(wù)器提供統(tǒng)一的方法，API提供了簡化存儲分配、監(jiān)視和管理方式的功能。

由SNIA可伸縮存儲管理技術(shù)工作組定義，SNIA箭魚規(guī)范是涉及存儲行業(yè)的領(lǐng)先公司的廣泛行業(yè)協(xié)作的結(jié)果。據(jù)估計，今年發(fā)貨的所有字節(jié)中有一半是超量程存儲。超大規(guī)模存儲的一個特殊問題是所謂的尾部延遲，這個話題是由東芝的Mark Carlson提出的。在任何大規(guī)模的存儲設(shè)備，如SSD或HDD，將有一個性能的變化。最慢的設(shè)備（無論什么原因）都能影響整個系統(tǒng)的性能。

有多種方法可以解決尾延遲。簡單的補救方法是標(biāo)記每個I/O，因此識別數(shù)據(jù)條可以允許存儲設(shè)備快速故障并返回錯誤，而不是大量開銷重試并試圖糾正錯誤。此外，慢速驅(qū)動器可以被識別并標(biāo)記為失敗，因此它們不被使用。然后，軟件定義的存儲可以自動找到新的位置來復(fù)制故障驅(qū)動器上的數(shù)據(jù)和保護信息。然而，這些補救方法最終沒有使用某些驅(qū)動器，增加了總擁有成本（TCO）。

為了更智能地進行修復(fù)，需要有一種方法來識別并跟蹤慢速媒體位置，并將其重新映射到更快的區(qū)域。以這種方式實現(xiàn)相同的結(jié)果，但驅(qū)動器不報廢只是因為有一個區(qū)域有問題。對于當(dāng)前驅(qū)動器，這可以通過僅在真正的媒體故障（包括可重復(fù)的慢響應(yīng)區(qū)域）上重新映射邏輯塊地址（LBA）來實現(xiàn)。然后，當(dāng)耗盡空閑媒體重新映射到該驅(qū)動器時，該驅(qū)動器可能失敗。這些驅(qū)動器的有效平均故障時間（MTTF）可能存在折衷，我們可能需要跟蹤由此產(chǎn)生的平均大小減少時間。

在驅(qū)動器標(biāo)準(zhǔn)體中，正在進行更改，以便能夠從LBA地址空間中移除慢速物理存儲元素。當(dāng)這種情況發(fā)生時，主機然后執(zhí)行導(dǎo)致驅(qū)動器上容量較低的操作，然后由軟件定義存儲軟件填充新數(shù)據(jù)。這些更改將需要新的命令和日志。另一個有助于尾延遲的概念是流。流將多個塊與文件或?qū)ο笙嚓P(guān)聯(lián)。流中的所有塊可能作為一個組被刪除，因此了解流中的塊可以減少垃圾收集并允許SSD將與流相關(guān)聯(lián)的LBA合并為一個或多個寫塊。可以提高總體性能，減少寫入放大。除了提高性能外，這也提高了器件的耐久性。各種SSD接口規(guī)范正在被修改以利用這一點。

尾部延遲還可以通過允許主機控制各種后臺操作的調(diào)度來改進，從而最小化對I/O操作的影響。標(biāo)準(zhǔn)也在進行中，以實現(xiàn)這個主機控制。最終我們可能會選擇開放通道SSD，其中單個驅(qū)動器沒有完整的固件Flash翻譯層（FTL）。在這種情況下，F(xiàn)TL在主機上運行，通過諸如NVME之類的接口進行通信。這種方法在超規(guī)模客戶中很流行，以減少尾部潛伏期。

在存在多個數(shù)據(jù)副本的情況下，這可以用于改進驅(qū)動器重建，其中主機不會為驅(qū)動器重建而煩惱已知的壞塊，而是直接轉(zhuǎn)到數(shù)據(jù)的另一個副本。另一種方法是使用邏輯塊標(biāo)記（LBM）對每個I/O提示進行排序，該邏輯塊標(biāo)記可用于區(qū)分一個I/O與另一個I/O的優(yōu)先級，以及LBA范圍內(nèi)后續(xù)讀取的可能性。這些提示允許軟件定義的存儲區(qū)更好地管理工作負(fù)載。

甚至更高級的方法包括I/O確定性，其中主機可以控制寫和讀的順序，以提高響應(yīng)時間的可預(yù)測性。對于超縮放機來說，這很可能是通過一類新的存儲供應(yīng)商來完成的，這類供應(yīng)商根據(jù)客戶規(guī)格將最好的類商品存儲設(shè)備打包成機架，并以比傳統(tǒng)存儲制造商低得多的利潤率操作。這些用戶經(jīng)常利用來自開源的硬件和軟件，比如開放計算項目（OCP）或者中國一個叫做Scopio的項目，這個組織叫做開放數(shù)據(jù)中心委員會（ODCC）。

隨著云存儲的興起，管理超海量存儲的推動將變得更加關(guān)鍵。SNA劍魚存儲管理規(guī)范將是這一進化過程中的一個重要元素。在存儲設(shè)備中設(shè)計支持減少尾部延遲的新標(biāo)準(zhǔn)將解決這些大型存儲系統(tǒng)的一些最大問題。