淘宝核心系统数据库组 褚霸 http://yufeng.info 2011/06/25 大话SSD 淘宝核心系统数据库组 褚霸 http://yufeng.info 2011/06/25

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存储设备IOPS演变史 设备 IOPS 接口 7200 RPM SATA drives ~90 IOPS SATA II 15k RPM SCSI drives ~180 IOPS SAS Intel X25-M G2 (MLC) ~8,600 IOPS ioDrive, a PCI-Express card with Flash with Flash 140,000 Read IOPS, 135,000 Write IOPS  PCIe Fusion-io ioDrive Octal 1,180,000+ Random Read/Write IOPS

存储设备价格对照 设备 价格/每GB SATA 7200转 0.1 USD SAS 10000转 0.4 USD Intel X25-M 160G * USD FusionIO  iodrive MLC 320G Virident  tachion SLC 400G

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PCI-E/SATA接口

Intel X25-M/SATA

FusionIO iodrive/PCI-E

Virident tachion/PCI-E

SSD写入如何发生的呢？

背景知识1：Nand芯片擦写次数 Generation SLC MLC eMLC 2x 100,000 2,500 3x 5,000 35,000 5x 10,000

背景知识2：写放大倍数 写放大倍数的定义：SSD物理写字节数/应用逻辑写字节数   放大倍数越大，说明： 设备不够好 我们没用好 寿命杀手

Intel X25/M Nand内部布局

数据如何写入SSD(1)

数据如何写入SSD(2)

数据如何写入SSD(3)

数据如何写入SSD(4)

垃圾收集导致IO性能下降

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适用环境 对IOPS要求高，离散读多。 离散写多。 需要低延迟。  作为后备内存。 作为L2 Cache 。

对程序员的影响 SSD=/=磁盘，传统软件基于机械硬盘设计。 IOPS不再是问题，如果利用好是问题。 离散读写非常快（3个数量级），顺序读写没优势。 读写延迟时间小。 读不消耗寿命，写消耗，越小的数据写越不合算。  同一个位置写，由于均衡算法的存在，不会磨损芯片的同一位置。 尽量合并写。 

对程序员的影响（续） SSD IO吞吐量1.XG/s， 内存是4-6G/s, 可看作是更大的内存？ MMAP做后备内存，和jemalloc这样的内存分配器配合。 异步IO, 保证IO请求队列深度。 对SSD的特性进行算法优化。 fsync能力是数据类应用天花板。  

使用SSD通常要考虑的问题

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选择 多线程和IOPS 文件系统的选择 IO块大小 SLC还是MLC 写放大倍数 数据安全性 驱动对应用的影响 抖动/延迟 文件系统的选择  IO块大小 SLC还是MLC 写放大倍数 数据安全性 驱动对应用的影响 抖动/延迟 L2 Cache方案  

离散读性能/线程数目

离散写性能/线程数目

文件系统的影响

IO块大小的影响

Nand: MLC还是SLC

写放大倍数和寿命 数据库典型的应用: Intel X25-M: 5-8倍 FusionIO iodrive: 2-3倍   数据库典型的应用: Intel X25-M:   5-8倍 FusionIO iodrive: 2-3倍 可以透过ssd设备提供的监控程序（如smartctl）来获取这些参数 . 寿命： Intel X25-M: 200T FusionIo iodrive 320G: 4P

数据安全性 数据校验: ECC校验 Raid冗余 Intel X25-M支持硬件raid卡，FusionIO 只能做软raid 掉电保护： 数据校验:  ECC校验 Raid冗余 Intel X25-M支持硬件raid卡，FusionIO 只能做软raid   掉电保护：  大电容保护 日志系统 数据恢复时间： FusionIO最多10分钟左右（内部日志系统）

驱动对应用的影响 Sata接口：标准Linux驱动，驱动开销很小 PCI-E接口：每个厂家驱动不同，对CPU和内存的消耗可能会非常大。 FusionIO在峰值的时候可能会占用1-2G内存， 最多1x0%CPU， Virident由于板载处理器CPU消耗比较小。 中断开销： 中断多的时候是否可以考虑均衡

抖动和延迟 由于数据整理的不可避免性，抖动也是不可避免的。 Intel：   Intel：     脏块回收做的不是很好，在使用过程中，数据写入多的情况下抖动会很厉害。 FusionIO：     相对好些，但是也会有轻微抖动。 可以通过加大reserve容量(通常默认20%)来大大缓解这个问题。 延迟时间可能会达到1ms.

SSD作为L2Cache方案 好处： 低成本，高性能 对应用透明 可选方案： Facebook FlashCache   可选方案： Facebook FlashCache FusionIO DirectCache 文件系统  存在问题： 性能损失 单点故障 数据热点问题

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交流时间   谢谢大家！ SSD未来会很快普及， 我们做好相爱的准备了吗？