現今許多人已熟悉 VMware vSAN 儲存虛擬化軟體，知道可透過它降低儲存複雜性與成本，藉由更簡單方式來邁向混合雲及超融合基礎架構（HCI）。因此越來越多企業著手佈建 vSAN，但大部人可能不清楚 vSAN 的 Cache Device 選擇影響 vSAN 的效能甚鉅
事實上就 vSAN 而言，使用不正確的 Cache Device，會淪為「花錢砸自己腳」窘境，讓整體效能不增反減。
簡單來說，vSAN 是 2-Tier 儲存系統，一方面以 Capacity Tier 達到合理的整體儲存成本，另一方面以 Cache Tier 將效能提升到理想目標。此乃因為，通常 Capacity Tier 多是便宜、大容量的儲存媒體，既然便宜，效能難免稍低一些，企業若不想屈就於低效能，即需透過 Cache 把整體IOPS及整體效能拉上來。
一直以來許多人都有迷思，認為須以「容量」為選擇 Cache Device 的先決條件，因為若容量太小，很容易寫滿，達不到 Buffer 效果；但其實應以「效能」作為選擇依據，尤其需要優先挑選 4KB 隨機寫入（Random Write）性能越佳的磁碟。例如在 4KB 隨機寫入 IOPS 經實測高達 115 萬的 Intel® Optane™ SSD DC P5800X，便是理想選項。
Intel® 與 VMware 合作關係向來緊密，VMware 全線產品皆支援 Intel® PMEM（Intel® Optane™ Persistent Memory）的 Memory Mode、App Direct Mode，及Intel® Optane™ SSD。
綜觀 Intel® Optane™ SSD 產品線，包括第一代的 P4800X、第二代的 P5800X，它們分別採用 PCI 3.0、PCI 4.0架構，而 PCI 4.0 每條通道的傳輸速率從 1GB/s 倍增為 2GB/s，使後者的效能得以遠勝前者。以 P5800X 而論，序列讀取／寫入（Sequential Read／Write）的頻寬依序為 7.2 GB/s 和 6.2 GB/s，看來非常高，但觀察其他新一代 NVMe NAND SSD，其實相去不遠，所以真正的重點並不在此，而在於 4KB 隨機讀寫、特別是「隨機寫入」這個部份。
為何需要重視 4KB 隨機寫入效能？因 4KB 為最小 Size，要讓一般磁碟按照這麼小的容量、頻繁隨機寫入，猶如「要了它的命」，很難展現理想效能。但這個難以突破的罩門，往往是拖垮整體系統效率的癥結，因此我們必須重視這項環節，挑選能在「逆境」中維持好表現的儲存媒體。
以某款高市佔率的 NVMe NAND SSD 為例，4KB 隨機讀取 IOPS 達到 130萬，與 Intel® Optane™ SSD P5800X 的 150 萬相比，幾乎並駕齊驅；但在 4KB 隨機寫入 IOPS 部份，NVMe SSD 僅 21.5 萬，相較 P5800X 的 115 萬落差甚大，可見 4KB 隨機寫入是最能突顯不同儲存媒體優劣勢的關鍵。
為貼近真實使用場景，我們以 4KB 隨機讀寫混合工作負載為前提進行效能測試。若以 Intel® Optane™ SSD P5800X、Intel® SSD D7-P5600（NAND）不同磁碟做比較，後者一旦承受混合工作負載，隨著寫入比重自 0%、20%、40%…逐步提高，IOPS 也從一開始 100 萬持續下滑，反觀 Intel® Optane™ SSD P5800X 卻能從起始的 IOPS 150 萬，一度衝上 200 萬高點，並在 200 萬上下停留很長時間，直至隨機寫入比重漲升至 80% 以上才開始徐徐減緩。以過程中的「70R／30W」，兩者 IOPS 效能的差距便高達 3.7 倍。
何以隨機寫入對效能衝擊甚大？係因一般 NAND 寫入過程涉及垃圾收集、Housekeeping 等作業，一般 NAND 易因這些繁雜程序而被操壞，故會將資料集中到某一個程度後、再往下寫入 Media，以減緩被寫壞的風險，但效能表現就因而滑落。相形之下，Optane™ SSD 沒有類似顧慮，故能展現較為優異的性能。
考量隨機寫入的執行效率較差，但若未審慎處理，恐有資料丟失之虞，故眾廠所設計的處理順序，都優先進行寫入，然後進行讀取。以致在大量寫入壓力下，多數磁碟的讀取反應速度越來越慢。這點對於 vSAN 的 Cache 配置效果，足以帶來重大影響。
假設有一個傳統虛擬化環境，許多 VM 以大約 10GB/s 的吞吐量隨機寫入資料、等同 250K IOPS (4KB block size)；因此底層只要配置3顆各具 IOPS 110K 能力的磁碟，便足可維持正常運作效率。
今天若將環境升級為 vSAN，即需在 VM、Disk 中間增闢 Cache Tier；若用戶執著於容量迷思，即會選用容量較大、但性能一般的 SSD 作為 Cache。
假設最終選用的 Cache Device，僅 IOPS 120K 水準，等同 480MB/s 吞吐量，顯見在處理速度上不進反退。更麻煩的是，Cache 不僅需承受 VM 寫入的資料，還肩負 Destage 任務、把資料往下寫進 Capacity Tier 磁碟，所以它的 IOPS 能力必須一分為二，例如形成「60K+60K」，同時間還礙於「先 Write 後 Read」的工作順序，迫使讀取請求嚴重塞車。可想而知，這個不正確的 Cache 配置，形同以 60K 馬力的車承載 250K 重量的人，上下嚴重不匹配，完全無助拉升效能，連帶拖垮讀取效率，造成 vSAN 工作負載陷入龜速運行窘態。
上述僵局，僅需將 Cache 換置成 Intel® Optane™ SSD 即可迎刃而解。一來，P5800X 在 4KB Random Write 的 IOPS 高達逾 115 萬，遠超過多數 vSAN 環境的基本效能需求；二來，Optane™ SSD 同時處理讀寫請求，縱使承受大量寫入，也不會讓讀取被迫排隊，因而可確保 vSAN 環境恆常維持快速、低延遲、高穩定性優勢。
看到這裡，你也許好奇，許多人對於 Cache 配置「應以大容量為宜」的認知，究竟從何而來？其實與「Drive Writes Per Day（DWPD）」耐寫度有關。VMware 建議，為避免 vSAN 的 Cache 輕易被「寫死」，假設用戶採用 DWPD 為 10 的磁碟，應備妥 1.6TB 總容量才足夠耐寫。
由於一般機器有兩個 Disk Group，因此基本容量就是 800GB。惟大家有所不知的是，耐寫度其實只要足夠即可，如 Intel® 的 P5800X，DWPD 高達 100，使安全容量需求驟降為 80GB 即可，超過此數便代表跨過耐寫門檻。
因此若以 400GB 容量的 P5800X，與他牌 1.6TB NVMe SSD，依 vSAN 整體運作效能進行 PK，仍取得壓倒性勝利。足見天下武功、唯快不破，快取速度才是王道，容量大小並非左右 vSAN 效率高低的關鍵。