伺服器快取新技術

過去討論到系統的效能瓶頸時，硬碟總是成為眾矢之的。因為處理器隨著核心數持續增加，效能不斷提升，網路也從1Gb跳到10Gb，在頻寬上有了大幅度的提升，唯獨傳統硬碟仍受制於機械式構造，在馬達的轉速難以再提升，以及資料讀寫得透過讀寫臂移動的限制下，I/O速度的提升有限，導致硬碟長久以來成為系統效能的瓶頸。

然而，就在SSD硬碟問世之後，這個局勢峰迴路轉。SSD硬碟是以NAND Flash快閃記憶體為儲存媒體，徹底擺脫傳統硬碟機械構造的限制，其效能雖然還不及DRAM記憶體，但SSD的價格只有DRAM的四分之一，因此SSD硬碟開始取代傳統硬碟，讓硬碟不再成為效能瓶頸的眾矢之的。

有趣的是，當硬碟的I/O處理速度變快之後，反倒是其他設備也必須提升規格才行，例如網路若還是1GbE的規格，那麼網路的I/O處理速度可能就不及硬碟，反而會成為效能的瓶頸，因而必須以10GbE搭配，才可以一起發揮提升系統效能的功用。

在硬碟變快了之後，不僅是傳統上系統I/O瓶頸的問題被解決了，廠商更利用SSD硬碟的特性，以其做為快取裝置，建構一個分層的儲存體系，提升整個系統的運作效能。

在前幾期的封面故事，我們已經探討儲存設備如何結合SSD硬碟快取，當時，我們知道有些儲存廠商有打算將SSD快取設備推展至伺服器端，不過因為當時廠商公布的訊息不夠多，所以我們的封面故事主要就是探討儲存設備如何運用SSD硬碟，然而就在我們截稿的時候，儲存廠商陸續對外透露較多關於伺服器結合SSD快取的訊息，這些有助於提升伺服器I/O的技術，未來將會影響IT架構的發展，因此我們特別就在本期的封面故事探討這個議題：「伺服器I/O加速新思維」。

伺服器搭配SSD硬碟不足為奇，現在你隨便都可以買到PCIe介面的SSD硬碟卡，把它插上伺服器就是一個高速硬碟了。然而EMC、NetApp等廠商正在研發的技術可不只如此，他們的伺服器I/O加速技術，可說是把分層儲存架構更進一步推至伺服器端，把儲存設備的快取放到伺服器裏，並且使其成為儲存設備可管理的一部分，如此讓儲存設備的快取能更接近處理器運算核心，以獲得整體效能的提升。

以EMC的Lightning研發計畫來說，他們打算在前端伺服器安裝PCIe快取硬碟卡與特定軟體，透過EMC FAST VP自動分層軟體的控制，這張快取硬碟卡可與後端的EMC儲存設備直接高速傳輸。此外，他們還將導入一項分散式快取技術，目前這項技術的細節不明，不過推測其功能是，每臺伺服器裏的PCIe快取硬碟卡的資料可以分享，例如某一臺伺服器的快取硬碟卡裏有另一臺伺服器需要的快取資料，則可透過管理軟體控制，在伺服器之間直接傳輸，而不需要再回到後端儲存設備裏取得。

NetApp則公布了部分Mercury Project的研發成果，他們是利用在伺服器端安裝快取硬碟卡，或是以伺服器本身硬碟的儲存空間，建立一個可由後端儲存設備控制的區塊級快取。根據NetApp初步的測試數據，這項技術可讓I/O平均服務時間減少40％，伺服器存取底層磁碟的需求則減少了50％，而隨機存取的速度則可提升70％以上。

當企業開始運用虛擬化之後，運算密度會大幅提升，系統I/O的負擔就會越來越重，而SSD硬碟則成為解決這個問題的一個新方法。當上述這些新技術發展成熟之後，未來企業資料中心的架構亦會因此改變。

吳其勳／iThome電腦報周刊總編輯