圖1 . PCIe Gen3

擴(kuò)展器的延遲和帶寬問題凸顯

近年來，存儲(chǔ)行業(yè)已經(jīng)從3.5英寸存儲(chǔ)驅(qū)動(dòng)器過渡到2.5英寸的小尺寸驅(qū)動(dòng)器，技術(shù)上的進(jìn)步使得存儲(chǔ)廠商能夠解決數(shù)據(jù)中心所面臨的物理空間挑戰(zhàn)。小尺寸硬盤不僅具有能夠在相同服務(wù)器機(jī)架空間內(nèi)容納更多驅(qū)動(dòng)器的顯著優(yōu)點(diǎn)，而且2.5英寸硬盤在單位空間內(nèi)提供了高于3.5英寸硬盤的容量。的確，小尺寸硬盤現(xiàn)在已經(jīng)擁有1TB甚至更高的容量了。

此外，以“每GB容量的成本”這個(gè)傳統(tǒng)衡量標(biāo)準(zhǔn)來說，2.5英寸基于閃存的固態(tài)盤的成本更接近于硬盤。與硬盤相比，固態(tài)盤具有更高的讀取帶寬、更高的IOPS、更好的機(jī)械可靠性和抗震性，這些特點(diǎn)推動(dòng)著全行業(yè)向固態(tài)盤的過渡。

隨著服務(wù)器機(jī)箱內(nèi)的驅(qū)動(dòng)器數(shù)量不斷增加，存儲(chǔ)控制卡的端口數(shù)需求也隨之增加。增加存儲(chǔ)控制卡端口數(shù)量的傳統(tǒng)做法是使用擴(kuò)展器，也就是一個(gè)能夠連接附加SAS或者SATA設(shè)備的板。但是，擴(kuò)展器有很多局限性，例如擴(kuò)展器不僅會(huì)增加復(fù)雜性，而且有時(shí)候會(huì)出現(xiàn)與存儲(chǔ)解決方案內(nèi)其他組件的兼容性問題。

在此之上，擴(kuò)展器還具有導(dǎo)致延遲和限制數(shù)據(jù)傳輸帶寬的缺點(diǎn)。長(zhǎng)期以來，使用硬盤的數(shù)據(jù)中心用戶一直容忍著，因?yàn)檫@些問題并沒有對(duì)硬盤已經(jīng)很慢的讀寫速度造成很大的影響。但是隨著高性能固態(tài)盤越來越多地用于存儲(chǔ)解決方案中，擴(kuò)展器的延遲和帶寬問題變得更加明顯，因此難以被接受。

出路只有一條：解決高原生端口數(shù)

在使用24個(gè)SATA固態(tài)盤的RAID 5配置中(圖2)，使用擴(kuò)展器的做法與直接通過原生端口連接相比，導(dǎo)致隨機(jī)讀IOPS性能下降大約60%，OLTB讀/寫IOPS下降大約20%。

圖2：RAID 5 隨機(jī)性能(24個(gè)SATA 固態(tài)盤)

同樣的，在使用SATA固態(tài)盤的RAID 5配置中(圖3)，使用擴(kuò)展器的做法與直接通過原生端口連接相比，導(dǎo)致連續(xù)讀MB/s性能下降大約70%，連續(xù)寫MB/s性能下降大約40%。

圖3：RAID 5 連續(xù)性能(24個(gè)SATA 固態(tài)盤)

如果使用SAS設(shè)備的話可能會(huì)部分解決這個(gè)問題，因?yàn)樗麄兪请p端口的，允許通過擴(kuò)展器對(duì)所有8個(gè)SAS端口加以利用。然而，正如圖4和圖5所示。8個(gè)6Gb/s SAS端口的性能在數(shù)據(jù)速率峰值下保持平穩(wěn)，而且Adaptec 7系列的速度是其他競(jìng)爭(zhēng)產(chǎn)品無法匹敵的。

圖4：RAID 5 性能(24個(gè)SAS 固態(tài)盤)

圖5：RAID 5 連續(xù)性能(24個(gè)SAS 固態(tài)盤)

擴(kuò)展器的另一個(gè)缺點(diǎn)就是增加了存儲(chǔ)解決方案的成本，擴(kuò)展器本身的成本大約是200美元，此外還有線纜及安裝費(fèi)用，能耗以及維護(hù)成本。

對(duì)于數(shù)據(jù)中心來說，一個(gè)理想的解決方案將是，一個(gè)具有高原生端口數(shù)、能發(fā)揮第三代PCIe性能優(yōu)點(diǎn)的6Gb/s存儲(chǔ)控制卡。然而，大多數(shù)6Gb/s存儲(chǔ)控制卡最高只能達(dá)到8個(gè)端口。

Adaptec 7系列應(yīng)運(yùn)而生

Adaptec 7系列SAS/SATA RAID控制卡家族采用PMC的24端口PM8015 RAID-on-Chip (ROC)，將x8 PCIe Gen3接口與6Gb/s SAS端口結(jié)合起來，實(shí)現(xiàn)具有高性能、高原生端口數(shù)的新一代RAID控制卡，輕而易舉的解決端口數(shù)問題。

傳統(tǒng)的RAID控制卡性能主要集中在讀寫吞吐量上(以MB/s為衡量指標(biāo))。按照這個(gè)指標(biāo)，7系列陣列卡的性能比其他RAID控制卡競(jìng)品高出83%——在奇偶校驗(yàn)RAID 5下，連續(xù)讀和連續(xù)寫的表現(xiàn)分別為6.6GB/s和2.6GB/s。

此外，隨著固態(tài)盤的普及和增長(zhǎng)，IOPS正在成為新的性能風(fēng)向標(biāo)，最常見的配置是4K隨機(jī)讀寫數(shù)據(jù)。在4K I/O隨機(jī)的情況下，大多數(shù)操作系統(tǒng)使用服務(wù)器DRAM中的4K緩存，而且4K通常是隨機(jī)工作負(fù)載最小的I/O。在16個(gè)直連固態(tài)盤的RAID 5配置中，7系列陣列卡再次以450K IOPS領(lǐng)跑，性能幾乎是上一代RAID控制卡的10倍之多，相比競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的產(chǎn)品翻了一番。

正如前面提到的，只有8個(gè)原生端口的RAID控制卡無論通過總線還是存儲(chǔ)連接都無法超越PCIe Gen3的性能優(yōu)點(diǎn)。Adaptec 7系列RAID控制卡是市場(chǎng)中首款能夠充分利用PCIe Gen3優(yōu)勢(shì)的產(chǎn)品，使用HD mini-SAS線提供16個(gè)或者24個(gè)原生SAS/SATA端口的選擇(圖6)。

圖6：配置復(fù)雜性和成本 擴(kuò)展器與直接連接對(duì)比

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