解析新型SSD存儲技術(shù)提升私有云存儲服務(wù)性能

共享是偉大的,但是共享是否能夠提高私有云存儲服務(wù)性能呢?可考慮使用新型固態(tài)硬盤(pán)(SSD)和網(wǎng)絡(luò )選項來(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、靈活性和運營(yíng)開(kāi)銷(xiāo)于一體的定價(jià)模式，但是其性能，尤其是與存儲服務(wù)相關(guān)的性能是一大挑戰。當用戶(hù)在管理私有云時(shí)，管理員們需要經(jīng)常地了解底層存儲資源的使用狀況，以避免出現存儲資源短缺的情況。

企業(yè)中的所有用戶(hù)都在共享使用他們的私有云存儲服務(wù)。這是可能的，因為私有云是網(wǎng)絡(luò )存儲，同時(shí)根據數據中心的配置，私有云可能距離服務(wù)器實(shí)例并不遙遠。網(wǎng)絡(luò )和協(xié)議的延遲將降低帶寬的可用性，但是真正對私有云存儲性能產(chǎn)生不利影響的是，底層存儲資源是共享使用的這一事實(shí)。對于每一個(gè)硬盤(pán)驅動(dòng)器(這仍然是云環(huán)境中存儲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)。對于目前一般系統已安裝硬盤(pán)驅動(dòng)器約為4TB的容量來(lái)說(shuō)，這僅僅相當于三年前單位TBIOPS的四分之一。換而言之，存儲速度正在變慢。

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

固態(tài)硬盤(pán)提高云存儲性能

優(yōu)化企業(yè)私有云存儲資源的一個(gè)方法就是效仿大型云服務(wù)供應商(CSP)的做法。CSP們針對計算應用和存儲應用分別推出了各種不同的實(shí)例選擇。固態(tài)硬盤(pán)(SSD)存儲和全閃存緩存是兩個(gè)用戶(hù)可以部署并提高IOPS的新技術(shù)，同時(shí)隨著(zhù)固態(tài)硬盤(pán)產(chǎn)品價(jià)格不斷地向傳統硬盤(pán)看齊，人們可以預計SSD存儲產(chǎn)品在未來(lái)三年內成為市場(chǎng)中的一個(gè)可選項。

SSD提高IOPS的幅度是相當巨大的，相對于傳統硬盤(pán)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 )存儲反應緩慢的問(wèn)題，但這樣一來(lái)，現在的網(wǎng)絡(luò )和存儲設施控制器就變成了瓶頸，從而使多租戶(hù)環(huán)境仍然會(huì )受到其中高流量鄰居租戶(hù)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(hù)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)題并提高云存儲的性能。使用高價(jià)SSD永久存儲設備的解決方案就是在服務(wù)器中部署本地實(shí)例SSD存儲。實(shí)例存儲并不是持久性的存儲應用，它需要網(wǎng)絡(luò )復制設備進(jìn)行寫(xiě)操作，但是它可以顯著(zhù)地減少在“一次寫(xiě)操作八次讀操作”典型用例中的I/O負載。同時(shí)，這是將所有寫(xiě)操作映射至網(wǎng)絡(luò )永久性存儲設備的好方法，大部分的讀操作都是在本地實(shí)現的。

通過(guò)使用實(shí)例存儲，SSD可提供滿(mǎn)足高流量應用租戶(hù)所需的足夠I/O資源，從而實(shí)現應用程序運行的巨大性能提升。如果操作系統(OS)支持非對稱(chēng)鏡像I/O模式，那么用戶(hù)就可以避免重寫(xiě)I/O例程。

谷歌云平臺的存儲教訓

云分析公司CloudSpectator的一份報告稱(chēng)，在谷歌云平臺中，值得注意的一點(diǎn)是其I/O率有著(zhù)2%的變化。這表明，云供應商在處理高流量應用租戶(hù)問(wèn)題方面是有著(zhù)其內部機制以及高效I/O傳輸機制的。雖然谷歌公司將這一內部機制視為商業(yè)機密，但是我們確實(shí)知道谷歌公司會(huì )針對其存儲數據進(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)監控I/O率，可以調整服務(wù)質(zhì)量來(lái)彌補高工作負載，或者甚至將實(shí)例從高工作負載應用中移開(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。

內存內技術(shù)、容器技術(shù)的作用

內存內技術(shù)很可能會(huì )推動(dòng)I/O應用未來(lái)在云領(lǐng)域中的發(fā)展。例如，谷歌已經(jīng)擁有了RAM硬盤(pán)存儲選項，而非易失性雙列直插內存模塊(NVDIMM)將使此類(lèi)存儲產(chǎn)品的價(jià)格更親民，并將內存擴展至眾多TB級存儲設備。隨著(zhù)應用對I/O速度需求的不斷提升，NVDIMM內存將取代本地實(shí)例存儲。NVDIMM 技術(shù)也非常適合超融合拓撲結構，它把所有的存儲和計算資源都集成到近在咫尺。

容器技術(shù)則為云存儲性能問(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)例數量三至五倍。雖然只需要一個(gè)操作系統鏡像，但是每臺服務(wù)器上運行的I/O也將大大增加。但是，隨著(zhù)SSD和HVDIMM如上所述變化，應該有大量的I/O。

當開(kāi)發(fā)私有云存儲時(shí)，應特別關(guān)注存儲軟件的選擇。RedHat公司和SanDisk已合作開(kāi)發(fā)用于部署SSD的Ceph，該工具在OpenStack 社區中表現出色。Scality和Caringo在這一領(lǐng)域也表現較為活躍，而在集成設備方面DDN的WOS系統也表現出非常高的性能。