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使用 SSD 缓存软件提高存储 I/O 速度和应用程序性能

by 访客作者

许多 IT 经理都听说过将 SSD 添加到现有系统以提高 IO 速度和应用程序性能的好处(低功耗、高 IO 带宽、低延迟)。 他们还听说了一些与添加 SSD 相关的问题,例如高成本、设备磨损和数据组织中断。 尽管如此,SSD 仍然存在,供应商和产品的名单每天都在增加。 利用 SSD 优势的最简单方法是将 SSD 部署为缓存。 然而,即使做一些听起来很简单的事情也会浪费这种宝贵的资源。 输入 SSD 缓存软件的概念。 SSD 缓存软件用于无缝管理流向 SSD 的数据,以最大限度地提高这项昂贵技术的投资回报率。


作者:Peter Velikin 在线营销副总裁, VeloBit 公司

许多 IT 经理都听说过将 SSD 添加到现有系统以提高 IO 速度和应用程序性能的好处(低功耗、高 IO 带宽、低延迟)。 他们还听说了一些与添加 SSD 相关的问题,例如高成本、设备磨损和数据组织中断。 尽管如此,SSD 仍然存在,供应商和产品的名单每天都在增加。 利用 SSD 优势的最简单方法是将 SSD 部署为缓存。 然而,即使做一些听起来很简单的事情也会浪费这种宝贵的资源。 输入 SSD 缓存软件的概念。 SSD 缓存软件用于无缝管理流向 SSD 的数据,以最大限度地提高这项昂贵技术的投资回报率。

为什么首先要缓存应用程序数据?

简单来说,缓存就是用来加速数据访问的。 缓存是放置在主设备前面的组件,用于透明地存储数据,以便可以更快地满足未来的数据请求。 当数据在去往或来自主设备的途中通过缓存时,一些数据被选择性地存储在缓存中。 当应用程序或进程稍后访问缓存中存储的数据时(缓存命中),与较慢的设备相比,缓存可以更快地为该请求提供服务。 可以从缓存中提供的请求越多,整体系统性能就越快。

缓存成本和性能之间存在折衷。 缓存越大,缓存命中率越高,性能也越好。 不幸的是,用于缓存的硬件通常比用于主设备的硬件更昂贵。 缓存设计是大小和性能之间的折衷。

为什么使用 SSD 作为缓存?

如上所述,SSD 具有多种特性,使其非常适合用作首选的缓存解决方案。 SSD 具有惊人的 IO 速度,这是缓存数据的首要目标。 将 SSD 用作主存储设备的成本很高,而且将它们简单地安装在现有系统中会带来挑战,因为大多数应用程序在编写时都没有考虑到 SSD。 数据分层软件本应解决此类问题,但最终只会带来更多麻烦和费用。 因此,如果您打算投资 SSD,请保持简单并将 SSD 部署为缓存。

使用 SSD 作为缓存有什么困难?

好吧,如果你在文章中读到这里,你就可以处理真相了。 SSD 并不完美。 它们存在与用于制造它们的闪存的物理特性相关的问题。 首先,SSD 具有不对称的读写性能。 读取操作比写入操作快得多。 当然,您有时必须写入它们,但必须谨慎管理写入。 其次,SSD 会磨损。 在闪存芯片发生单元故障之前,SSD 的写入周期数有限。 因此,必须仔细管理写入 SSD 的操作。 第三,SSD 表现出一种称为“写入放大”的现象,这基本上意味着对 SSD 的单次写入可能会导致多次重写,因为数据会在 SSD 上重新组织以便为新的写入腾出空间。 这会降低性能并缩短 SSD 的使用寿命。 我们再来一次:必须谨慎管理写入 SSD。

如何“小心管理写入”到 SSD

将 SSD 部署为缓存很好。 无限写入 SSD 是不好的。 关于这个还能做什么? 那么,商业101已经给出了答案:SSD缓存软件行业的发展。 聪明的人看到了 SSD 的优点,并想出了一种方法,通过开发软件(您猜对了)仔细管理将数据写入 SSD 来最大程度地减少缺点。 SSD 缓存软件具有三个主要目标:

  • 透明管理SSD缓存,应用软件无需修改
  • 确定哪些数据适合存储在 SSD 中,哪些数据应该发送到主存储
  • 尽量减少向 SSD 写入数据以减少写入放大

常见的SSD缓存类型

由于 SSD 缓存的大小通常只是整个数据集的一小部分,因此并非所有应用程序数据都适合缓存。 如果缓存保存了将来最有可能被访问的数据,那么它就是最有效的。 缓存算法设计的目标是以某种方式“预测”哪些数据将被访问,以便数据的最佳子集保存在缓存中。 预测未来数据访问的能力越好,缓存命中率越高,应用程序性能越好。

三种常见的SSD缓存算法是:

  • 时间局部缓存,它根据最近使用的时间存储数据
  • 空间位置缓存,它根据物理存储位置存储数据
  • 内容局部缓存,用于存储最常使用和引用的数据块

一些缓存算法是通用的; 内容局部缓存等新的缓存算法专为 SSD 设计。 选择 SSD 缓存软件解决方案时,您应该调查缓存算法是否适合缓存在 SSD 上的数据模式(以便您可以获得更高的缓存命中率和更好的性能)以及缓存软件是否仔细管理写入SSD(因此您可以获得更好的 SSD 性能和可靠性)。 当然,还要对每个解决方案的性能进行基准测试:您正在部署 SSD 以提高性能; 性价比越好,投资回报率就越高。

Peter 是 Online Marketing 的副总裁 VeloBit 公司,负责所有营销。 他拥有 12 年在多个高科技行业开拓新市场和将产品商业化的经验。 在加入 VeloBit 之前,他是 Zmags 的营销副总裁,Zmags 是一个基于 SaaS 的电子商务和移动设备数字内容平台,负责管理营销、产品管理和业务开发的各个方面。 在此之前,Peter 曾在 PTC 和 EMC Corporation 担任产品和市场战略总监,负责产品管理、业务开发和工程项目管理。 Peter 拥有波士顿大学电气工程硕士学位和哈佛商学院工商管理硕士学位。

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