Linux为何需要为全闪阵列做特殊优化？

浏览数：42 / 时间：2015年06月20日

这周一参加了在小米公司举办的China Linux Storage and File system workshop会议。该会议主要探讨Linux中的相关存储技术，例如文件系统和RAID等技术，交流的比较多的还是文件系统技术。在这个会议上我代表memblaze做了一个来自产业界的技术交流，主要针对全闪阵列的需求，提出了对Linux中的一些优化需求。应朋友的要求，在此对所做报告作一个简单的介绍，起到一点抛砖引玉的作用。

说到全闪阵列，这是一个革命性的产品和未来的主流发展趋势。我们有理由相信，未来的存储产品的主要一个形态就是全闪阵列。说起全闪阵列不得不提传统的磁盘阵列。传统的磁盘阵列是目前的主要存储产品形态，但是，由于行业需求的变化、新技术的迭代，使得传统磁盘阵列的问题变得日益突出，不能很好的满足应用需求。而全闪阵列恰好可以解决传统磁盘阵列的问题，满足未来数据日益增长和应用日益复杂的需求。

简单列举一下，全闪阵列主要具有如下技术优势：

全闪阵列的技术是十分复杂的。如果将传统磁盘阵列中的磁盘简单替换成闪存盘，那么这种“所谓的全闪阵列”不是一个真正意义上的全闪阵列。这是因为传统磁盘阵列中的软件是面向磁盘进行设计的，包括文件系统和RAID。而面向磁盘设计的软件将会考虑到磁盘本身的一些问题，例如如何避免磁盘抖动，使得存储性能达到更佳？传统磁盘阵列软件中所考虑的很多的问题在闪存上都不存在，而一些闪存中存在的问题却没有在传统的存储软件中进行考虑。因此，如果简单的将传统磁盘替换成闪存盘，那么整个系统将会面临很多的问题，不能使得SSD/闪存的性能达到最佳。所以，一个真正的全闪存阵列将是一个面向SSD/闪存进行优化设计的系统，主要涉及到的一些技术包括：

其中，在全闪存阵列研发的过程中，Linux系统的优化就是一个非常关键和重要的步骤。在学习计算机体系结构的时候，我们都知道存在一个“剪刀差”。这个“剪刀差”就是CPU性能和IO性能之间的差距。随着半导体工艺的不断发展，CPU性能在急剧的提升，但是，IO性能却增长非常的缓慢，从而导致CPU和IO之间的性能差距越来越大。

IO性能的瓶颈在于磁盘。主要是由于磁盘是一种机械部件，所以，性能很难得到大幅度提升。非易失性半导体存储器件的出现使得这种现象得到了好转。特别是闪存技术的发展，使得后端存储不再是一个瓶颈点。整体性能的瓶颈已经从IO转向了CPU和前端网络，这是一个非常重大的变化。真因为这个变化，使得我们在研发全闪阵列的时候，需要更多的考虑CPU和前端网络的性能瓶颈优化问题。

另一个问题是操作系统。在传统存储系统中，操作系统根本不是一个问题。传统存储主要考虑是如何优化IO的顺序，使得磁盘的抖动达到最低，从而提升IO性能。并且在传统存储中，主要优化的都是带宽和IOPS，对于Latency是很难做到低延迟的。在闪存存储中，操作系统的优化变得非常关键，由于闪存存储不仅优化带宽和IOPS，而且需要优化延迟。因此，Linux操作系统中的很多部分都需要进行特殊优化，从而降低延迟抖动。