储存的两难挑战－效能与耗电

数据储存的需求不断增长。信息的价值越来越高，而长期储存数据的要求也与日俱增。因此，每年在各种规模的系统环境中产生与储存的数据量都不断的成长。

在数据量激增的背景下，IT系统对数据的产生、使用以及储存都需要面对大量电力与散热层面的需求，而这会相应导致成本的上升。环境与能源问题已成为商业技术领域中的重要话题，而企业决策者与 IT 管理者已不能忽视。随着能源价格的激增以及有限的能源供应，IT管理人员必须在不影响效能的前提下，追求最低耗电。

数据中心的需求与耗电

数据中心功耗最大的三个系统分别是空调系统 (HVAC)、服务器以及储存系统。而要降低数据中心功耗的不二法门，就是提高效率。空调系统 (HVAC)的功耗可透过提高散热效率来降低；而要降低服务器功耗除了透过采用效率更高的机种外，也可利用虚拟化和整合技术来提高服务器效率，进而降低服务器功耗。而对储存系统来说，用电效率就是至关重要的议题。

在储存系统中，磁盘驱动器是功耗最大、散热需求最多的储存组件。因此，改进储存系统的功耗与散热首要目标便非常明显，也就是减少储存解决方案中磁盘数量，而最佳做法就是提高磁盘的利用率。

要减少储存系统磁盘数量并相应提高利用率有有几种方法，而最显而易见的就是采用整合技术。分析师认为，直联储存(Direct-Attach Storage)的储存空间利用率通常不到50%，而采用整合储存技术可使储存空间利用率达到75%左右。使用整合储存技术的环境下，管理员可根据需要从统一的储存库中抽取一定的储存空间，并有效且动态的分配给服务器和应用。这不仅可减少整体所需容量，同时还能避免分布式环境中，部分未使用的储存空间处于闲置状态。光是透过储存整合技术来提高磁盘的利用率，我们就能将功耗和散热降低 25%。而储存区域网 (SANS) 技术的快速发展便是奠定于此优势。

储存整合技术对提高磁盘利用率有着重要的影响。此外，还有其他因素也对储存系统所需的磁盘数扮演关键角色，进而也会降低系统的功耗和散热要求。

选择储存技术的考虑标准

由于大多数一级储存系统均采用相同的磁盘驱动器，因此似乎很难看出系统之间的差别，但关键是要了解并非所有的储存系统都如出一彻。如果我们购买带有相同数量磁盘的两个不同储存系统，纵使这两个系统的功耗和散热要求可能都相同，但实际性能却可能大不相同。

购买储存设备时，通常要考虑两种需求，一是满足容量要求；二是满足性能要求。对以容量诉求的二级储存设备而言，IT管理人员的目标很明确，那就是在保持基本可靠性的同时，用最低的价格购买最大的容量；但对性能诉求的一级储存设备而言，IT管理人员通常会面临进退两难的境地，他们既要尽可能降低单位储存容量成本，又要缩减储存空间的占用并最小化功耗／散热要求，同时还要避免应用性能与服务级别协议(SLA)受到影响。

容量诉求的储存需求

在购买容量诉求的二级储存设备时，IT管理人员希望尽可能降低单位储存容量的成本，这就需要用最低价格购买大容量磁盘，同时还要提高储存空间利用率。

以容量为主的应用只考虑可用大小，即储存和存取数据可用的空间。不过，由于储存系统中所有磁盘都必须保持转动和持续散热，因此功率和散热要求与原始容量息息相关。原始容量中必须扣除格式化、RAID保护、配置元数据及其它开销等占用的空间，所剩的才是确定可用的储存空间。

就储存系统利用原始空间的效率而言，不同厂商之间差别很大。比如，从不同的厂商购买 10 TB 的原始容量，但他们所提供的可用空间则不一定相等。可用空间与原始空间之间存在一定的比例关系，比例越大，满足储存容量需求所需的系统磁盘数就越少，因而有助于降低功耗和散热要求。

性能诉求的储存需求

性能诉求的储存需求也受到可用容量与原始容量比例的影响，这里我们主要考虑另一因素－每个磁盘的性能。就像我们在考虑容量问题时要尽可能提高每个磁盘的可用空间一样，为了降低功耗和散热要求，在性能诉求的应用中，我们则要实现每个磁盘的性能最大化。

一级外部储存系统的性能取决于IOPS与存取能力两大因素。I/O Operation Per Second(IOPS)，即每秒I/O操作次数，是OLTP、数据库或电子邮件等事务处理型应用的主要性能指针，它们都属于小内存的随机存取应用类型。存取能力的单位为 MB/s，是诸如视频流、监视及其它多媒体等带宽带应用的重要衡量标准。客户希望以最少的磁盘来满足IOPS或存取能力要求，从而尽可能降低功耗和散热要求。

随着磁盘驱动器容量的增加，用户的单位容量成本（即每TB成本）显著降低。这对强调存取能力的应用而言非常有利，因为可以用相对较少的磁盘来满足性能要求。容量要求较高的应用也从多方面受益于大容量磁盘，其不仅可以以更低的成本储存更多的数据，同时还能满足性能要求。

不过，事务处理应用则面临了两难。既要通过高容量磁盘来减少磁盘数量，进而降低单位容量成本，又要避免应用性能降低，而不能满足应用对IOPS指针的基本要求。因此，不要以为容量大、功耗低就经济实惠了，要是性能降低也是得不偿失的。

IT机构通常认为，有效储存性能提高往往需要提高用电成本，因为更多的磁盘驱动器会加大耗电量。同样，磁盘驱动器越多，不见得确保储存系统的性能一定提高。为了确保外部储存系统实现最佳性能，我们需要一款高稳健性的储存控制器，充分发挥所有连接磁盘驱动器的功能，并确保达成最高效率。

性能效率

为了测定储存系统的性能与能耗之间如何实现最佳平衡，LSI进行了相关研究。我们发现，在相同的性能目标与配置条件下，有些储存系统的耗电确实要高于LSI的一级储存系统。

要确切了解一级外部储存系统的特定及适用性能信息相当困难。白皮书中的“规格”指的是性能指针的最大值，并不能反映实际应用性能。在某些极端情况下，解决方案只提供磁盘驱动器的出厂（原始）性能值，而让消费者自己去猜想实际的应用性能如何。这一问题广为人知，因此过去七年来，业界非营利组织—储存性能委员会(SPC)已经制定了相关基准，从而可以解决上述难题。

LSI是该机构的创始成员，也是确立业界基准的积极支持者，我们这样做主要出于以下原因：

我们的目标是让所有人都能了解全面信息公开报告的内容，并反复进行测试，以得到确定的结果。不幸的是，有些厂商拒绝加入SPC基准制定工作，因此在此情况下我们只能依靠有关厂商公布的性能信息。

LSI推出了一种测量储存利用率的方法，即通过 IOPS/Watt 来衡量性能和效能。IOPS/Watt是衡量储存系统性能效率以及一级外部储存系统效能的非常有用的性能参数。通过查看和对比执行目标性能的所发生的能耗（而不是察看储存容量和功耗），IT客户能在不影响可用性的前提下提高性能，降低用电成本，从而受益匪浅。

结论

LSI推出了一种测量储存利用率的方法，即通过 IOPS/Watt 来衡量性能和效能。IOPS/Watt是衡量储存系统性能效率以及一级外部储存系统效能的非常有用的性能参数。通过查看和对比执行目标性能的所发生的能耗（而不是察看储存容量和功耗），IT客户能在不影响可用性的前提下提高性能，降低用电成本，从而受益匪浅。

许多本地及地区性电厂都针对家庭和企业的用电量提出了旨在促进节能的优惠措施，鼓励大家采用更高效的IT设备。一级外部储存系统通过采用增强型储存性能效率来提高效能，可降低环境成本，以更少的磁盘驱动器提供足够的性能，进而达到SLA的标准要求。在购买设备时，我们要以性能效率以及效能作为新增采购标准，这样才能降低资本支出和运营支出成本。