存储系统的高级功能“数据分层”是否会带来性能问题

有一个相关的概念叫分级存储技术，最早是出现在设备之间，根据数据的生命周期，访问的频率，重要性，保存的时间等因素，在不同设备间，例如本地磁盘，FC磁盘阵列，磁带库/光盘塔之间，按照一定的策略实现数据的迁移轮转，这样的使用情况下，一般还分成在线/近线/离线的存储方式。

而现在的分层存储技术(Tiered Storage)很多时候是在一个设备的内部，由于新存储介质出现（主要指flash），单一存储设备内部也会有多种存储介质混用。如果仅仅是不同的存储介质，各自做成不同的RAID组到逻辑卷，走不同的数据路径，并不一定涉及到分层存储技术。

例如虚拟桌面的应用中，常常会把系统盘放在SSD的卷，数据盘放在机械盘的卷，但并没有分层存储。

如果使用方式上是直接的南北向的层级关系，例如常见利用SSD做二级缓存的方式，也不是分层存储。

分层存储实际是把两种存储介质形成的PV（物理卷），在VG（卷组）这一层捏合在一起，再划分出多个LV（逻辑卷）向外提供存储服务。

虽然两种介质形成的物理卷在层级上是处于平行的位置，但是在南北纵向上，上层有VG 卷组把两者“拼接”在一起，向外提供服务，上层的数据路径是共用的。

数据到达物理卷这一层时，SSD的“快卷”和机械盘的“慢卷”都是可以提供存储服务的。但是服务的质量（性能，响应）是完全不同的。分层存储技术的核心就是数据的自动迁移。系统会自动把访问频次比较多，比较热的数据通常放在“快卷”上（SSD），以提供更好的性能和响应速度（这个思想和操作系统里面的热点数据常驻内存是一样的）。当数据访问的频度下降，没这么热的时候，系统会按照一定的策略把它迁移到“慢卷”（基于机械磁盘的RAID组）上，为后面出现的热数据腾出空间。虽然各家产品判定触发的机制和迁移的具体策略有所不同，但原理都是类似的。

这里面的关键点在于对应用访问地址的预测，数据冷热的认定机制， 数据迁移的速率控制和调度策略等。

数据迁移一旦开始，这就意味着在正常IO之外，有另外一种内部IO出现，它势必对服务于前端的正常IO有所影响。两种IO叠加情况下，落盘的IO必将变得更加随机，从而导致存储的整体性能会变差，而两种IO各自的性能也会不同程度变差（类似于RAID组重建时，正常IO和重建IO的关系）。这势必有一些策略来保证正常IO，抑制迁移IO。
我们都知道，对于机械盘来说，顺序读写的能力是很强的，影响性能最大的因素是随机访问的比率，越多随机IO性能越差。但是SSD随机的性能其实很好，所以整体的IO变得更随机，对于SSD来说影响不大。当大多数热点数据都能放到SSD快卷上时，实际上是快卷支撑起了整个存储的负载，这种情况下，可以通过一些技术上的努力，细节的微调，得到一个近似于SSD性能的表现，可以说这样的结果是相当理想的（以色列的某初创公司用的就是类似的技术，以较低成本提供非常好的性能）。

然而，以上说的情况都还有一个前提条件，那就是热点数据的总量不能大于快卷容量。
当数据量不超过范围时，一切尽在掌握，分层存储的机制可以正常的工作。如果热点数据的总量大于快件的容量，意味着一定有部份的热数据来不及放在快卷中，只能放在机械盘。而通常应用要等待所有的数据获取才能进行计算，那这样IO的瓶颈就落在机械盘上，并且还是一堆承担了很多随机IO，性能变的很差的机械盘。这时候的性能几乎可以用惨不忍睹来形容（可以参考一个正在坏盘重建的RAID组上的卷）。

所以这种情况下分层存储技术是不太适合的，想要有更好的表现，必须在里面做非常多的优化和调整，并且最终呈现的效果还很难讲。

公平的说，如果选对了适用场景，分层存储技术对性能还是会有正面的影响，这还要看你对比的基准，如果你的原来的存储是基于一堆机械盘的，你的应用产生的IO模型里有很多随机读写，采用分层存储技术后性能肯定会有大幅提升，最好的情况性能可以接近全闪存，并且预算投入应该比全闪存阵列要低。但如果你原来已经上了全闪存阵列了，性能已经是很高的值，使用分层存储技术就不太会有帮助，反而会降低。