SSD緩存是一種將常用數(shù)據(jù)存儲到快速緩存的計算技術。這可以提高每秒輸入輸出量（IOPS）性能，并減少延遲。
那么什么是SSD緩存？SSD緩存是一種計算和存儲技術，可將常用和最新數(shù)據(jù)存儲到快速SSD緩存中。這通過提高IOPS性能和減少延遲來解決與HDD硬盤相關的I/O問題，從而顯著縮短加載時間和執(zhí)行。緩存適用于讀取和寫入，尤其有利于讀取密集型應用程序。
高速緩存對硬盤來說并不陌生。Windows和Linux等操作系統(tǒng)附帶本機緩存軟件。HDD硬盤陣列緩存軟件存在并提高了整體性能，但配置昂貴且復雜。
緩存如何工作？
SSD緩存也稱為閃存緩存。雖然閃存和SSD硬盤不是一回事，但大多數(shù)SSD硬盤都是NAND閃存。在此體系結構中，緩存程序將不滿足緩存要求的數(shù)據(jù)導向HDD硬盤，并將高I/O數(shù)據(jù)臨時存儲到NAND閃存芯片。
這個臨時存儲或緩存通過使數(shù)據(jù)副本更靠近處理器來加速讀取和寫入請求。高速緩存可以包括SSD硬盤或SSD內(nèi)的一小部分存儲器單元。許多SSD硬盤已經(jīng)帶有緩存存儲區(qū)，可能是NAND和/或DRAM。
SSD緩存通過存儲隨時需要的數(shù)據(jù)來提高性能，從而使其更快速地可用。
SSD緩存的類型
為了全面了解SSD緩存的工作原理，以下了解一下各種類型的SSD緩存。這些不同類型的SSD緩存包括讀取緩存SSD緩存、直寫SSD緩存、回寫SSD緩存、繞寫SSD緩存。
•讀取SSD緩存：將數(shù)據(jù)副本存儲在快速SSD存儲單元中;通常是NAND和/或DRAM。緩存軟件使用緩存的讀取數(shù)據(jù)來填充緩存。來自不同制造商的讀取緩存可以使用算法變體，例如在SSD上耦合DRAM和NAND存儲器單元以產(chǎn)生甚至更快的緩存性能。
•寫入SSD緩存類型：
o直寫SSD緩存同時寫入緩存和主存儲。緩存可以加快數(shù)據(jù)檢索速度，而主存儲寫入可以安全地保留數(shù)據(jù)，即使系統(tǒng)中斷會影響緩存。直寫SSD緩存不需要為緩存數(shù)據(jù)提供額外的數(shù)據(jù)保護，但會增加寫入延遲。
o回寫SSD緩存確認將塊寫入SSD緩存，并且在將塊寫入主存儲器之前可以使用該數(shù)據(jù)。該方法的延遲低于直寫，但如果緩存在數(shù)據(jù)寫入主存儲之前丟失數(shù)據(jù)，則該數(shù)據(jù)將丟失。用于回寫SSD高速緩存的典型數(shù)據(jù)保護解決方案是冗余SSD或鏡像。
o繞寫SSD緩存首先將數(shù)據(jù)寫入主存儲，而不是寫入緩存。這為SSD緩存提供了分析數(shù)據(jù)請求和識別最常用和最近使用的數(shù)據(jù)的時間。SSD緩存可以有效地緩存高優(yōu)先級數(shù)據(jù)請求，而不會將不經(jīng)常訪問的數(shù)據(jù)淹沒在緩存中。
優(yōu)化硬盤性能
SSD緩存通過保持頻繁訪問的數(shù)據(jù)立即可用來提高存儲性能。當主機發(fā)出數(shù)據(jù)請求時，緩存軟件將首先分析SSD緩存以查看數(shù)據(jù)是否已駐留在那里。
如果沒有，緩存軟件將使用算法來預測數(shù)據(jù)訪問的模式。該算法識別最少和最常用的數(shù)據(jù)，以及最少和最近的數(shù)據(jù)訪問，使其能夠將高優(yōu)先級活動數(shù)據(jù)的副本放入快速高速緩沖存儲器中。
并非每個應用程序都通過SSD緩存得到改進。任何主要發(fā)布順序讀取和寫入的應用程序（如視頻流）都不需要隨機I/O緩存。并且沒有預測模式的數(shù)據(jù)（例如隨機數(shù)據(jù)讀�。┎粫芤嬗赟SD緩存，因為沒有數(shù)據(jù)模式可以可靠地預測。
SSD緩存位置
SSD緩存可能出現(xiàn)在使用SSD硬盤的任何類型的設備中：
•個人計算機（Windows和Linux操作系統(tǒng)都提供基本緩存）
•外部存儲陣列
•SSD存儲控制器
•具有直接連接混合存儲的服務器—但意識到服務器緩存不僅限于SSD；eMMC是支持緩存的嵌入式閃存。
SSD緩存用例：虛擬化基礎設施
SSD緩存可以顯著提高企業(yè)應用程序和大型虛擬化網(wǎng)絡的性能并降低延遲。
例如，SSD緩存可加速I/O性能，虛擬化環(huán)境可生成大量隨機I/O。這是因為虛擬化環(huán)境將許多不同的服務器功能和應用程序結合在一起。這包括具有數(shù)百到數(shù)千個虛擬桌面的VDI，或具有數(shù)十個不同應用程序服務器和數(shù)百個動態(tài)虛擬機的虛擬化計算網(wǎng)絡。
所有這些虛擬化實體共享相同的底層存儲介質(zhì)（主要是HDD硬盤），因為用所有閃存陣列替換HDD陣列以支持虛擬化環(huán)境并不劃算。全閃存陣列（AFA）支持極高數(shù)量的I/O，但即使是更大的虛擬化環(huán)境也不會自動生成全閃存陣列（AFA）現(xiàn)在或將來能夠支持的幾乎相同數(shù)量的I/O。
這種架構不能證明全閃存陣列的高成本。但在構成虛擬化網(wǎng)絡的HDD硬盤或混合陣列中，SSD緩存使硬盤能夠支持高I/O需求，即使是對于密集的虛擬化工作負載也是如此。
與基于網(wǎng)絡陣列的存儲相反，基于服務器的SSD硬盤也可用于虛擬化網(wǎng)絡。在這些情況下，主機服務器在其直連存儲中使用SSD緩存來為多個虛擬機提供服務。由于SSD緩存在物理上接近I/O位置，因此延遲會進一步降低。缺點是服務器出現(xiàn)故障，緩存的數(shù)據(jù)可能是不可訪問的，甚至可能是不可恢復的，這取決于寫緩存的類型。但是，如果IT備份/快照/復制緩存的數(shù)據(jù)并快速恢復到另一臺服務器，這不是一個巨大的缺點。
最佳的SSD緩存軟件
“最佳”在SSD緩存中是一個復雜的概念，因為有許多技術可以提供緩存軟件命令。其中包括VMware和Hyper-V、特定應用程序、第三方軟件、Windows和Linux、SSD存儲控制器和存儲陣列。例如：
•Intel：用于混合緩存的智能響應技術。智能響應技術是Intel公司快速存儲技術的一項功能，可提高混合陣列的性能和耐用性。智能響應技術將最常用數(shù)據(jù)和應用程序的I/O塊緩存到SSD硬盤中，并將HDD硬盤用于大容量存儲。
•Intel：RAID緩存控制器。Intel公司還生產(chǎn)RAIDSSD緩存控制器，該控制器使用智能緩存算法識別經(jīng)常訪問的數(shù)據(jù)，并將其引導至快速閃存。
•QNAP：網(wǎng)絡附屬存儲（NAS）上的本機SSD緩存。QNAP公司聲稱其緩存功能可將QNAP網(wǎng)絡附加存儲上的IOP性能提升多達10倍，并將延遲降低三倍。QNAP為數(shù)據(jù)庫和虛擬化環(huán)境推出了具有SSD緩存功能的網(wǎng)絡附屬存儲（NAS）。
•NetApp：基于陣列的SSD緩存。SSD緩存功能可提高NetApp陣列的讀取性能，因此主要用于存儲讀取密集型應用程序的陣列。NetApp公司在其SSD上使用主要和二級緩存位置：主緩存是基于SSD控制器的DRAM，而NAND閃存單元是其二級緩存。一旦數(shù)據(jù)存儲在SSD高速緩存中，后續(xù)讀取將在高速緩存上執(zhí)行，而不是在主存儲中執(zhí)行。高性能SSD緩存可改善應用程序I/O和響應時間，并可在不同工作負載下提升性能。
