在各行各業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的過程中,新一代ICT技術(shù)作為驅(qū)動業(yè)務(wù)、管理和商業(yè)模式轉(zhuǎn)型的利器,在幫助企業(yè)重構(gòu)全部業(yè)務(wù)場景的同時,極大推動了數(shù)字經(jīng)濟的發(fā)展。從數(shù)據(jù)層面來講,企業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型則是通過數(shù)據(jù)的集中實現(xiàn)數(shù)據(jù)分析與數(shù)據(jù)挖掘。

據(jù)不完全統(tǒng)計,企業(yè)核心業(yè)務(wù)系統(tǒng)中有90%基于數(shù)據(jù)庫開發(fā)。這就要求企業(yè)的核心業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫不斷地升級,以具備對數(shù)據(jù)變化的實時反應(yīng)能力和面對需求高峰的大規(guī)模擴展能力。基于此,傳統(tǒng)數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)的I/O性能已無法滿足企業(yè)核心業(yè)務(wù)對于存儲性能的要求,新一代的數(shù)據(jù)存儲產(chǎn)品將成為助力企業(yè)數(shù)據(jù)庫轉(zhuǎn)型的重要工具。

SSD已成數(shù)據(jù)中心的應(yīng)用主流

面對業(yè)務(wù)的持續(xù)增長,企業(yè)需要數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)的I/O性能也隨之增長。QingStor存儲產(chǎn)品經(jīng)理馮相東表示:"企業(yè)對存儲的要求是性能和容量能夠滿足業(yè)務(wù)需求,且價格合適。"

據(jù)了解,傳統(tǒng)機械盤依賴盤片的旋轉(zhuǎn)和機械臂的移動進行I/O,其轉(zhuǎn)速基本達到物理極限,已無法滿足當今的業(yè)務(wù)需求。在此背景下,SSD作為一種全新的閃存介質(zhì)開始進入企業(yè)的數(shù)據(jù)中心,并逐漸成為應(yīng)用的主流。

現(xiàn)階段,主流的SSD單盤容量已經(jīng)達到8T,完全可以滿足企業(yè)各類應(yīng)用的需求。從單盤的價格來看,SSD比機械盤要貴,但是一塊NVMe SSD的性能相當于5000塊7.2k SATA HDD的性能,一塊NVMe SSD的延遲大概是機械盤的1/200。

所以,從單個I/O的成本來看,SSD的性價比遠高于機械盤。馮相東說:"全閃能夠滿足企業(yè)核心業(yè)務(wù)對存儲的高IOPS、低延遲的要求,并且可以降低TCO。全閃是大勢所趨,所以要面向全閃來設(shè)計存儲系統(tǒng)。"

分布式全閃架構(gòu)或成首選

目前,業(yè)界基于全閃的存儲方案包括傳統(tǒng)方式存儲、全閃陣列存儲和全閃分布式存儲三種方案。

這三種存儲方案中,傳統(tǒng)方式存儲并不適合承載高速閃存介質(zhì)。這種方案的本質(zhì)是使用SSD做緩存,或者直接用SSD盤替換掉機械盤。由于傳統(tǒng)存儲的底層架構(gòu)是面向機械盤設(shè)計的,所以無法對全閃進行有效的軟件改造或優(yōu)化,導(dǎo)致其無法發(fā)揮應(yīng)有的性能。

與傳統(tǒng)方式存儲相比,全閃陣列存儲在性能方面有了很大的提升,基本可以滿足當前業(yè)務(wù)的需求。但由于全閃陣列存儲通常采用專有硬件,所以成本高昂。另外,由于傳統(tǒng)陣列一般采用雙控制器互為備份,導(dǎo)致其無論是縱向擴展還是橫向擴展,都無法靈活有效地提升性能。

全閃分布式存儲是通過網(wǎng)絡(luò)將存儲節(jié)點聯(lián)系在一起,以集群的形式提供服務(wù),集群中每一個節(jié)點都具備存儲和計算能力。隨著節(jié)點的增加,集群的容量和性能可以得到線性擴展。為了進一步提升性能全閃分布式存儲針對NVMe SSD進行了特殊的設(shè)計和優(yōu)化,同時采用通用的X86硬件,有效降低了TCO。

針對跨節(jié)點擴展問題,馮相東表示:"隨著25G、100G網(wǎng)絡(luò)的普及和RDMA網(wǎng)絡(luò)的低延遲特性,分布式全閃的跨節(jié)點擴展不再是瓶頸。在全閃存和高速RDMA網(wǎng)絡(luò)的加持下,分布式全閃架構(gòu)已經(jīng)成為企業(yè)核心業(yè)務(wù)的理想之選。"

高可靠、低延遲成為分布式塊存儲的"殺手锏"

基于"面向核心業(yè)務(wù)設(shè)計的全閃分布式塊存儲"解決方案,青云QingCloud推出了由其自主研發(fā)的QingStor NeonSAN。通過專業(yè)測評,馮相東認為:"QingStor NeonSAN打破了傳統(tǒng)存儲容量與水平擴展的瓶頸,在性能上可以媲美中高端存儲產(chǎn)品。"他同時指出,QingStor NeonSAN可以適配虛擬化、大數(shù)據(jù)、容器等多種應(yīng)用生態(tài)。

QingStor NeonSAN的系統(tǒng)模塊由數(shù)據(jù)層、控制層、前端接口與運維管理工具層組成,其中數(shù)據(jù)層和控制層是核心模塊。該系統(tǒng)在模塊的設(shè)計上亮點頗多。

首先,核心模塊使用了并行流水線技術(shù),該設(shè)計采用了多個I/O隊列并行I/O,充分發(fā)揮了NVMe SSD本身的性能,使SSD的使用率得以提升。

其次,該系統(tǒng)設(shè)計了資源調(diào)度引擎,可以避免由于調(diào)度和內(nèi)存爭搶等問題帶來的延遲開銷,同時保障了系統(tǒng)在獲得高效I/O的同時,將延遲控制在很低的水平。

第三,系統(tǒng)采用了自研的SSD管理模塊,可以直接管理本地裸設(shè)備,既不需要依賴本地的文件系統(tǒng),也不需要日志和Cache。當客戶端的I/O發(fā)到存儲節(jié)點后,存儲軟件做完處理后直接發(fā)給本地的SSD,從而讓延遲減少到最低。

QingStor NeonSAN的基本架構(gòu)由Zookeeper服務(wù)、元數(shù)據(jù)服務(wù)、管理服務(wù)、存儲服務(wù)和接入服務(wù)五部分構(gòu)成。Zookeeper提供集群的發(fā)現(xiàn)服務(wù);元數(shù)據(jù)服務(wù)用來記錄集群中的元數(shù)據(jù);管理服務(wù)提供集群的管理功能;數(shù)據(jù)存儲服務(wù)用來給客戶提供具體的I/O;接入服務(wù),它可以讓上層業(yè)務(wù)不需要做任何改造就可以對接QingStor NeonSAN,同時可以為虛機提供云硬盤,以及為VMware等虛擬化平臺提供存儲服務(wù)。

在網(wǎng)絡(luò)可靠性與可用性方面,每個QingStor NeonSAN節(jié)點配備雙網(wǎng)卡,每張網(wǎng)卡有兩個網(wǎng)口,分別連接到后端交換機和前端交換機。假如交換機A發(fā)生故障,QingStor NeonSAN節(jié)點就會自動把網(wǎng)絡(luò)流量切換到交換機B,以保證整個集群網(wǎng)絡(luò)的可用性。

值得一提的是,QingStor NeonSAN采用了RDMA網(wǎng)絡(luò)。RDMA網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)核旁路與零拷貝的特點讓網(wǎng)絡(luò)中的單個I/O延遲變得非常低,其基于異步的消息機制能讓多個I/O的并發(fā)顯得效率更高。這種將業(yè)務(wù)與數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)分離的機制,令I(lǐng)/O不會對業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)造成壓力,有效避免了資源的競爭。

在數(shù)據(jù)可靠性與可用性方面,QingStor NeonSAN通過副本機制,將三個副本分別存放在不同的節(jié)點,任何一個節(jié)點上的數(shù)據(jù)損壞,都不會導(dǎo)致數(shù)據(jù)的丟失。同樣,在可用性方面,如果節(jié)點1不能提供服務(wù),節(jié)點2或節(jié)點3可以繼續(xù)提供服務(wù),以保證整個集群的可用性。

作為全閃分布式塊存儲產(chǎn)品的QingStor NeonSAN,在企業(yè)對數(shù)據(jù)存儲性能的需求不斷增長的過程中,能否引領(lǐng)企業(yè)核心業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)型的浪潮?我們拭目以待。