在各行各业数字化转型的全闪企业过程中,新一代ICT技术作为驱动业务、管理和商业模式转型的分布利器,在帮助企业重构全部业务场景的同时,极大推动了数字经济的发展。从数据层面来讲,式存企业的数字化转型则是通过数据的集中实现数据分析与数据挖掘。
据不完全统计,引领业务企业核心业务系统中有90%基于数据库开发。这就要求企业的核心核心业务数据库不断地升级,以具备对数据变化的实时反应能力和面对需求高峰的大规模扩展能力。基于此,转型传统数据存储系统的I/O性能已无法满足企业核心业务对于存储性能的要求,新一代的数据存储产品将成为助力企业数据库转型的重要工具。
SSD已成数据中心的浪潮应用主流
面对业务的持续增长,企业需要数据存储系统的I/O性能也随之增长。QingStor存储产品经理冯相东表示:"企业对存储的全闪企业要求是性能和容量能够满足业务需求,且价格合适。"
据了解,分布传统机械盘依赖盘片的旋转和机械臂的移动进行I/O,其转速基本达到物理极限,已无法满足当今的业务需求。在此背景下,式存SSD作为一种全新的闪存介质开始进入企业的数据中心,并逐渐成为应用的主流。
现阶段,引领业务主流的SSD单盘容量已经达到8T,完全可以满足企业各类应用的需求。从单盘的核心价格来看,SSD比机械盘要贵,但是一块NVMe SSD的性能相当于5000块7.2k SATA HDD的性能,一块NVMe SSD的延迟大概是机械盘的1/200。
所以,转型从单个I/O的成本来看,SSD的性价比远高于机械盘。冯相东说:"全闪能够满足企业核心业务对存储的浪潮高IOPS、低延迟的全闪企业要求,并且可以降低TCO。全闪是大势所趋,所以要面向全闪来设计存储系统。"
分布式全闪架构或成首选
目前,业界基于全闪的存储方案包括传统方式存储、全闪阵列存储和全闪分布式存储三种方案。
这三种存储方案中,传统方式存储并不适合承载高速闪存介质。这种方案的本质是使用SSD做缓存,或者直接用SSD盘替换掉机械盘。由于传统存储的底层架构是面向机械盘设计的,所以无法对全闪进行有效的软件改造或优化,导致其无法发挥应有的性能。
与传统方式存储相比,全闪阵列存储在性能方面有了很大的提升,基本可以满足当前业务的需求。但由于全闪阵列存储通常采用专有硬件,所以成本高昂。另外,由于传统阵列一般采用双控制器互为备份,导致其无论是纵向扩展还是横向扩展,都无法灵活有效地提升性能。
全闪分布式存储是通过网络将存储节点联系在一起,以集群的形式提供服务,集群中每一个节点都具备存储和计算能力。随着节点的增加,集群的容量和性能可以得到线性扩展。为了进一步提升性能全闪分布式存储针对NVMe SSD进行了特殊的设计和优化,同时采用通用的X86硬件,有效降低了TCO。
针对跨节点扩展问题,冯相东表示:"随着25G、100G网络的普及和RDMA网络的低延迟特性,分布式全闪的跨节点扩展不再是瓶颈。在全闪存和高速RDMA网络的加持下,分布式全闪架构已经成为企业核心业务的理想之选。"
高可靠、低延迟成为分布式块存储的"杀手锏"
基于"面向核心业务设计的全闪分布式块存储"解决方案,青云QingCloud推出了由其自主研发的QingStor NeonSAN。通过专业测评,冯相东认为:"QingStor NeonSAN打破了传统存储容量与水平扩展的瓶颈,在性能上可以媲美中高端存储产品。"他同时指出,QingStor NeonSAN可以适配虚拟化、大数据、容器等多种应用生态。
QingStor NeonSAN的系统模块由数据层、控制层、前端接口与运维管理工具层组成,其中数据层和控制层是核心模块。该系统在模块的设计上亮点颇多。
首先,核心模块使用了并行流水线技术,该设计采用了多个I/O队列并行I/O,充分发挥了NVMe SSD本身的性能,使SSD的使用率得以提升。
其次,该系统设计了资源调度引擎,可以避免由于调度和内存争抢等问题带来的延迟开销,同时保障了系统在获得高效I/O的同时,将延迟控制在很低的水平。
第三,系统采用了自研的SSD管理模块,可以直接管理本地裸设备,既不需要依赖本地的文件系统,也不需要日志和Cache。当客户端的I/O发到存储节点后,存储软件做完处理后直接发给本地的SSD,从而让延迟减少到最低。
QingStor NeonSAN的基本架构由Zookeeper服务、元数据服务、管理服务、存储服务和接入服务五部分构成。Zookeeper提供集群的发现服务;元数据服务用来记录集群中的元数据;管理服务提供集群的管理功能;数据存储服务用来给客户提供具体的I/O;接入服务,它可以让上层业务不需要做任何改造就可以对接QingStor NeonSAN,同时可以为虚机提供云硬盘,以及为VMware等虚拟化平台提供存储服务。
在网络可靠性与可用性方面,每个QingStor NeonSAN节点配备双网卡,每张网卡有两个网口,分别连接到后端交换机和前端交换机。假如交换机A发生故障,QingStor NeonSAN节点就会自动把网络流量切换到交换机B,以保证整个集群网络的可用性。
值得一提的是,QingStor NeonSAN采用了RDMA网络。RDMA网络的内核旁路与零拷贝的特点让网络中的单个I/O延迟变得非常低,其基于异步的消息机制能让多个I/O的并发显得效率更高。这种将业务与数据网络分离的机制,令I/O不会对业务网络造成压力,有效避免了资源的竞争。
在数据可靠性与可用性方面,QingStor NeonSAN通过副本机制,将三个副本分别存放在不同的节点,任何一个节点上的数据损坏,都不会导致数据的丢失。同样,在可用性方面,如果节点1不能提供服务,节点2或节点3可以继续提供服务,以保证整个集群的可用性。
作为全闪分布式块存储产品的QingStor NeonSAN,在企业对数据存储性能的需求不断增长的过程中,能否引领企业核心业务转型的浪潮?我们拭目以待。
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