解析新型SSD存儲(chǔ)技術(shù)提升私有云存儲(chǔ)服務(wù)性能

共享是偉大的,但是共享是否能夠提高私有云存儲(chǔ)服務(wù)性能呢?可考慮使用新型固態(tài)硬盤(SSD)和網(wǎng)絡(luò)選項(xiàng)來(lái)幫助您獲得您所需的速度。

私有云可提供一個(gè)集敏捷性、靈活性和運(yùn)營(yíng)開(kāi)銷于一體的定價(jià)模式，但是其性能，尤其是與存儲(chǔ)服務(wù)相關(guān)的性能是一大挑戰(zhàn)。當(dāng)用戶在管理私有云時(shí)，管理員們需要經(jīng)常地了解底層存儲(chǔ)資源的使用狀況，以避免出現(xiàn)存儲(chǔ)資源短缺的情況。

企業(yè)中的所有用戶都在共享使用他們的私有云存儲(chǔ)服務(wù)。這是可能的，因?yàn)樗接性剖蔷W(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)，同時(shí)根據(jù)數(shù)據(jù)中心的配置，私有云可能距離服務(wù)器實(shí)例并不遙遠(yuǎn)。網(wǎng)絡(luò)和協(xié)議的延遲將降低帶寬的可用性，但是真正對(duì)私有云存儲(chǔ)性能產(chǎn)生不利影響的是，底層存儲(chǔ)資源是共享使用的這一事實(shí)。對(duì)于每一個(gè)硬盤驅(qū)動(dòng)器(這仍然是云環(huán)境中存儲(chǔ)資源物理的普遍存在)而言，無(wú)論其容量有多大，它們都能夠提供每秒150次的I/O操作(IOPS)。對(duì)于目前一般系統(tǒng)已安裝硬盤驅(qū)動(dòng)器約為4TB的容量來(lái)說(shuō)，這僅僅相當(dāng)于三年前單位TBIOPS的四分之一。換而言之，存儲(chǔ)速度正在變慢。

性能變化問(wèn)題也同樣源于私有云存儲(chǔ)資源的共享特性。I/O事件往往是突發(fā)性而非穩(wěn)定性的。如果流量并不繁忙，那么遠(yuǎn)超平均水平的I/O突發(fā)應(yīng)用事件將可獲得快速的服務(wù)響應(yīng)。但是，有時(shí)候一個(gè)高流量應(yīng)用的租戶鄰居會(huì)長(zhǎng)期占用I/O系統(tǒng)，從而影響服務(wù)器上所有其他租戶并導(dǎo)致他們需要更長(zhǎng)的運(yùn)行時(shí)間，造成工作滯后。

固態(tài)硬盤提高云存儲(chǔ)性能

優(yōu)化企業(yè)私有云存儲(chǔ)資源的一個(gè)方法就是效仿大型云服務(wù)供應(yīng)商(CSP)的做法。CSP們針對(duì)計(jì)算應(yīng)用和存儲(chǔ)應(yīng)用分別推出了各種不同的實(shí)例選擇。固態(tài)硬盤(SSD)存儲(chǔ)和全閃存緩存是兩個(gè)用戶可以部署并提高IOPS的新技術(shù)，同時(shí)隨著固態(tài)硬盤產(chǎn)品價(jià)格不斷地向傳統(tǒng)硬盤看齊，人們可以預(yù)計(jì)SSD存儲(chǔ)產(chǎn)品在未來(lái)三年內(nèi)成為市場(chǎng)中的一個(gè)可選項(xiàng)。

SSD提高IOPS的幅度是相當(dāng)巨大的，相對(duì)于傳統(tǒng)硬盤其增幅范圍從100倍到1000倍各不相同。這一性能飛躍將有助于解決共享網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)反應(yīng)緩慢的問(wèn)題，但這樣一來(lái)，現(xiàn)在的網(wǎng)絡(luò)和存儲(chǔ)設(shè)施控制器就變成了瓶頸，從而使多租戶環(huán)境仍然會(huì)受到其中高流量鄰居租戶的影響。例如典型的10GbE(千兆以太網(wǎng)) 更快速的網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)悄然上市，例如25GbE和每個(gè)鏈路有四個(gè)通道的骨干鏈接。

雖然新技術(shù)的具體部署將需要一定的時(shí)間，嘈雜的租戶鄰居問(wèn)題仍然存在，但是更快的網(wǎng)絡(luò)速度將能夠解決瓶頸問(wèn)題并提高云存儲(chǔ)的性能。使用高價(jià)SSD永久存儲(chǔ)設(shè)備的解決方案就是在服務(wù)器中部署本地實(shí)例SSD存儲(chǔ)。實(shí)例存儲(chǔ)并不是持久性的存儲(chǔ)應(yīng)用，它需要網(wǎng)絡(luò)復(fù)制設(shè)備進(jìn)行寫操作，但是它可以顯著地減少在“一次寫操作八次讀操作”典型用例中的I/O負(fù)載。同時(shí)，這是將所有寫操作映射至網(wǎng)絡(luò)永久性存儲(chǔ)設(shè)備的好方法，大部分的讀操作都是在本地實(shí)現(xiàn)的。

通過(guò)使用實(shí)例存儲(chǔ)，SSD可提供滿足高流量應(yīng)用租戶所需的足夠I/O資源，從而實(shí)現(xiàn)應(yīng)用程序運(yùn)行的巨大性能提升。如果操作系統(tǒng)(OS)支持非對(duì)稱鏡像I/O模式，那么用戶就可以避免重寫I/O例程。

谷歌云平臺(tái)的存儲(chǔ)教訓(xùn)

云分析公司CloudSpectator的一份報(bào)告稱，在谷歌云平臺(tái)中，值得注意的一點(diǎn)是其I/O率有著2%的變化。這表明，云供應(yīng)商在處理高流量應(yīng)用租戶問(wèn)題方面是有著其內(nèi)部機(jī)制以及高效I/O傳輸機(jī)制的。雖然谷歌公司將這一內(nèi)部機(jī)制視為商業(yè)機(jī)密，但是我們確實(shí)知道谷歌公司會(huì)針對(duì)其存儲(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)例本地化處理，從而降低延遲。

此外，谷歌的管理軟件可按實(shí)例來(lái)監(jiān)控I/O率，可以調(diào)整服務(wù)質(zhì)量來(lái)彌補(bǔ)高工作負(fù)載，或者甚至將實(shí)例從高工作負(fù)載應(yīng)用中移開(kāi)。在私有云中，這可能需要在服務(wù)器上部署特殊的高I/O實(shí)例，并輔以約束條件。

內(nèi)存內(nèi)技術(shù)、容器技術(shù)的作用

內(nèi)存內(nèi)技術(shù)很可能會(huì)推動(dòng)I/O應(yīng)用未來(lái)在云領(lǐng)域中的發(fā)展。例如，谷歌已經(jīng)擁有了RAM硬盤存儲(chǔ)選項(xiàng)，而非易失性雙列直插內(nèi)存模塊(NVDIMM)將使此類存儲(chǔ)產(chǎn)品的價(jià)格更親民，并將內(nèi)存擴(kuò)展至眾多TB級(jí)存儲(chǔ)設(shè)備。隨著應(yīng)用對(duì)I/O速度需求的不斷提升，NVDIMM內(nèi)存將取代本地實(shí)例存儲(chǔ)。NVDIMM 技術(shù)也非常適合超融合拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，它把所有的存儲(chǔ)和計(jì)算資源都集成到近在咫尺。

容器技術(shù)則為云存儲(chǔ)性能問(wèn)題增加了一點(diǎn)熱情?；谌萜骷夹g(shù)的虛擬化方法可在任意服務(wù)器上增加實(shí)例數(shù)量三至五倍。雖然只需要一個(gè)操作系統(tǒng)鏡像，但是每臺(tái)服務(wù)器上運(yùn)行的I/O也將大大增加。但是，隨著SSD和HVDIMM如上所述變化，應(yīng)該有大量的I/O。

當(dāng)開(kāi)發(fā)私有云存儲(chǔ)時(shí)，應(yīng)特別關(guān)注存儲(chǔ)軟件的選擇。RedHat公司和SanDisk已合作開(kāi)發(fā)用于部署SSD的Ceph，該工具在OpenStack 社區(qū)中表現(xiàn)出色。Scality和Caringo在這一領(lǐng)域也表現(xiàn)較為活躍，而在集成設(shè)備方面DDN的WOS系統(tǒng)也表現(xiàn)出非常高的性能。