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在 [企業儲存觀察室] HCI 蹭 SDS 搞曖昧? ⼀⽂當中,作者提到 HCI 超融合與 SDS 軟體定義儲存做為兩種不同、沒什麼相關的技術,不應混為⼀談。 ⾝為⼀個在軟體定義儲存打滾多年的產品經理,忍不住想跳出來說幾句話:現在的 HCI 會有看不盡的精彩,還有說不清的混亂,也...

2019/12/06

[企業儲存觀察室|技術] 層級式儲存的建構(上)

層級式儲存,簡單的說,就是把資料儲存在具有不同特性,如效能、成本或容量的儲存媒體上。儲存層級的結構中有不同的儲存媒體,效能最高的是 0 級或 1 級儲存,然後是 2 級、3 級⋯⋯等。0 級或 1 級儲存通常由快閃記憶體或固態硬碟(以及由它們組成的全快閃或全固態陣列)。

圖片來源:SearchStorage

接下來的儲存層級包括高效能的光纖通道或 SAS 磁碟機(以及由它們組成的 RAID 陣列)。效能更差的 SATA 磁碟機、光碟、磁帶儲存系統,以及基於雲的近線或離線儲存。
(註:在本文中將以快閃一詞來替代所有快閃或固態硬碟,泛指所有以快閃記憶體為基礎而組成的硬碟或陣列儲存系統。)
延伸閱讀:「固態儲存與快閃儲存(基礎篇)

層級式儲存 (Tiered Storage) 可以提供較低的儲存成本,更好的儲存效率,以及舊設再利用的可能性。
層級式儲存與幾年前出現的資料(訊)生命週期管理 (Information/Data Lifecycle Management, ILM/DLM),兩者在概念上是類似的。大部份的資料的活躍期集中在資料產生後的一段時間內,而資料的活躍性會隨著時遞減,直至資料壽命終了前處於靜止的狀態。因此資料生命前期應該位於層級較高的儲存上,而後逐漸的往較低的儲存層級移動,資料生命週期管理必須在層級式儲存的基礎上運作。
延伸閱讀:「以虛擬儲存為未來做規劃

在快閃/固態硬碟和雲端儲存變得司空見慣之前,使用高效能磁碟、高容量磁碟和磁帶來組成 3 個層級式儲存是最流行,也是 DLM 最常採用的模式。同時期,也發展出所謂 D2D2T (Disk-to-Disk-to-Tape,磁碟到磁碟到磁帶)的資料備份/歸檔的方式。但現在,涉及 5 個或更多層級的層級式儲存模型,也不算太罕見。層級式儲存的每個層級間,都巧妙的有著細微差別,以產生三個關鍵儲存屬性的不同組合:成本、效能和容量。
三者間的公式則相當的易於理解與簡單:成本高、效能好,容量則少,反之則是容量越大的,效能也越差,成本也就越低。
延伸閱讀:「磁帶資料儲存在 60 年後仍然是企業的 IT 主力

層級式儲存的目的
如果沒有成本/費用的限制,那麼企業組織一定會使用全快閃儲存來滿足所有的儲存需求,因為它們可以提供非常高的效能和可靠性。
延伸閱讀:「關於固態硬碟的可靠度

但在現實世界中,這幾乎是不可能的!儘管我們經常會聽到客戶說:「預算不是問題,你儘管放手去規劃。」但事實上,從來沒有任何一個客戶或是專案,是沒有成本/預算目標的。沒有預算目標的規劃,就會發生你獲得了一張超級漂亮的設計圖,但卻沒有足夠的錢可以把它蓋出來的囧況。儲存成本非常重要,因為 IT 部門必須要在預算範圍內運作,而整個企業組織則力求以最低的成本產生最大的效率。

與磁碟相比,快閃儲存成本很高,而磁碟也比磁帶貴很多。這意味著快閃需要有智慧去使用它,並且只用來儲存需要高效能的系統所使用的資料。沒那麼重要,或效能要求不高的資料,可以儲存在成本較低效能較差的磁碟系統上。而很少被存取或是僅為合規目的保留的資料,則可以存放在成本更低的離線儲存系統上。

所以坦白說,層級式儲存並不是出於什麼業務上的原因,或是由 IT 部門的需求所驅動的,而純粹是由於財務目標。層級式儲存的目的是經由使用儘可能低成本的儲存選項,來最小化儲存成本,並且可以滿足所需要的最低效能要求。
層級式儲存運作方式的魔術詞彙就是:「平衡」,成本、效能和容量三種屬性間的平衡。

層級如果太少,像是只有 2 個層級的儲存模型,就會限制了儲存管理者的選擇性。假如給定的資料就是需要一定級別的儲存效能,而 2 級儲存卻又無法滿足時,資料就只能被存放在更貴的 1 級儲存上。

3 級式儲存模型會有較好的效率,因為只有當 3 級儲存無法滿足資料所需要的儲存效能時,它才需要被存放在 2 級儲存。也只有當 2 級儲存的效能不能滿足時,它才會被存放在最昂貴的 1 級儲存。所以,可用的儲存層級越多,資料就可以被更有效率地存放在滿足其效能要求的適當儲存層級中,而不會以過高的成本來滿足較低的效能要求。

層級式儲存典型的資料類型與相對應的儲存層級:
關鍵性任務資料。這類資料始終需要存在最高層級的儲存中,因為它通常是用來支援關鍵性業務的應用,需要最高的效能,與最好的保護方式。最高層級的儲存除了效能外,通常也包括最高級別的資料保護方式。

這些關鍵性業務應用一旦存取效能受到延遲,將可能導致生產或業務停頓,對企業組織的營運與獲利產生極大的負面影響。這些資料通常變動性大,對時間敏感的資料,並且需要在極短的時間內可用。像是金融交易的資料,資料本身的價值可能遠大於儲存的成本,資料無法存取時所造成衝擊很大,只需要幾分之一秒就可以製造或刪除資料,所以需要最快的儲存效能。
因此關鍵性任務資料毫無疑問的是要存放在 1 級儲存中。以現今的技術來說,1 級儲存通常指的是快閃儲存。

在一些使用層級儲存已有一段時間的企業組織中,當有一些更新、比現有 1 級儲存更快的技術,如持續型記憶體 ((Persistent Memory) 出現時,就會把這一個層級稱為 0 級儲存。但不論是 0 級或 1 級儲存,它們都是一種比較性的說法。不論整體儲存效能的配置如何,0 級或 1 級儲存都會是指最高效能的儲存。
延伸閱讀:「持續型記憶體與企業儲存

如果你最高級效能的 1 級儲存指的是 7.2Krpm 的磁碟,當然也不是不行啦,有點瞎就是了。

未完,待續⋯⋯下文接「層級式儲存的建構(中)