時間就是金錢 閃存重新定義實時分析速度

比特網/huanghui 發表于:14年08月29日 16:56 [綜述] 存儲在線

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[導讀]打開一個網頁的時間為3分鐘和3秒的不同在于,用戶是否會獲取這個頁面的信息,我想這里的3分鐘就意味著價值為0。全閃存再造實時分析速度的意義也在于此,試想以往的一個季度工作可能在一天之內完成,這對企業運營的推動作用是不言而喻的。

如果打開一個網頁用了3秒鐘,您可能覺得體驗非常好,但是如果這一時間變為3分鐘呢?恐怕鮮有人會有心情去看一個3分鐘之前要打開的頁面。對于一個企業來說也是一樣,如果自己的系統能夠實時的響應自己所有請求,那么無疑這個企業能有更多的時間專注于業務上的創新,領先一步可能意味著占盡先機。再進一步說到數據中心,高性能應該是服務器、網絡和存儲一直以來追求的重點。本篇文章所談的是閃存,因為閃存的出現使得數據中心存儲的性能提高了數個數量級,自此實時分析速度也得到了重新定義。

在傳統數據中心中很多組件速度的提升都是成倍增長的,而且有明確的升級周期。據悉,在過去十年中,CPU性能增長了8~10倍;內存性能增長了7~9倍;網絡速度增長了100倍;總線性能增長了20倍。但是磁盤陣列的主體磁盤呢?在過去十年中磁盤性能增長了1.2倍,當下最快的15k轉速的磁盤在實際應用中IOPS性能也不會超過1000(而且這一轉速已經很難再提升了),磁盤的性能提升的瓶頸在于其通過磁頭尋道來進行讀寫操作的原理,要打破這個僵局,最好的辦法是開發新的介質,這里新的介質就是閃存。

閃存通過對NAND充放電來記錄0和1,沒有尋道意味著性能可以提升一個或者幾個數量級,事實也是如此。當下主流的SAS/SATA SSD的IOPS都可以做到接近1萬(這一數值比很多入門級磁盤陣列還要高)的水平,而主流的PCIe閃存卡則更是超過了20萬IOPS。這樣一來,傳統存儲系統需要靠幾十甚至數百塊磁盤并發才能實現的性能如今可能靠一張插在服務器中的PCIe閃存卡就可以實現。

以上談到了單個SSD或者PCIe閃存卡的性能,如果談到存儲陣列層面,全閃存陣列無疑是當下存儲設備中性能最高的產品,IBM FlashSystem的最新版本V840(基本配置)的4K隨機讀(不使用緩存)的IOPS可以達到30萬,同時響應延遲在200微秒以內,而設備的帶寬可以達到4.8GB/s。

當性能提升至少兩個數量級之后,對于企業來講意味著什么呢?碧桂園地產在Flash/SVC上部署了自己的ERP系統之后,銀行現金勾兌時間縮短為原來的十分之一,查詢性能提高了10倍。依照碧桂園的業務規模,傳統的存儲陣列要實現性能提高十倍,恐怕要組織數千塊盤進行并發才可以。更多的行業實踐效果如下圖所示:

 

我們可以清晰的看到閃存給客戶帶來的價值,對于電信、證券、石油、中小企業和地產這些企業,閃存可能帶來的是TCO降低為原來的一半或者更少,性能提高為原來的數十甚至更高的倍數。乍一看這些數據很驚人,但是考慮到閃存的優勢就非常容易理解,SSD本身的性能就已經是硬盤的數十到百倍,在CPU和內存等組件沒有遇到瓶頸的情況下,性能提高到原來的幾十倍是非常正常的。

本篇文章所提到的是閃存對實時分析速度的再造,這是因為實時分析的重點在于實時兩個字,其對系統中每個環節的性能要求都非常高,應用特點是短時間內大量的并發IO以及要求非常短的延遲(實時意味著0延遲,雖然這不可能達到)。閃存只有在這樣一種場景下才能盡顯其優勢,而且只有在這種情況下才能有再造速度的必要.

對于FlashSystem為代表的全閃存陣列再造實時分析速度的觀點,筆者認為應該從三個方面來闡述.首先是閃存突破了硬盤留下的瓶頸,補齊了存儲這塊短板,才會造成應用閃存后系統性能提升幾十倍。傳統數據中心硬件架構中最大的瓶頸在于硬盤,閃存的出現補齊了硬盤給數據中心性能造成的短板,這才有可能使得閃存運用到數據中心中會造成速度提高到原來的幾個數量級,如果原來硬盤造成的瓶頸問題不是很大,那么也不會有閃存再造實時分析速度這樣的觀念了。

第二, 全閃存陣列再造實時分析速度的前提是自身的再造。SATA/SAS接口的SSD可以很大程度上提升企業系統的性能,但是說是再造未免牽強,因為SATA/SAS接口的SSD在接口上存在瓶頸。所以包括IBM FlashSystem以及眾多的PCIe閃存卡廠商都沒有選擇SATA/SAS接口的SSD。

這僅是從硬盤來講,不僅是介質層面,從更高的陣列層面來講,源自TMS的FlashSystem并沒有磁盤陣列的基因,所以自一開始FlashSystem所做的就是打造新的存儲解決方案,這點很重要,因為全閃存陣列的使命是將企業系統處理速度提升至傳統系統的幾十至上百倍,那么如果拿磁盤陣列做優化,那么難免受磁盤陣列設計思路的禁錮。

以提升陣列性能來講,傳統磁盤陣列就是靠增加硬盤數量來提高性能,優化隊列深度等問題則放在了次要的地位,全閃存陣列則不一樣,由于延遲特別小,所以多盤并發并不是提升性能的唯一方法,優化讀寫路徑、減少寫放大或許更為重要。需要從再造存儲架構開始。

第三,再造實時分析速度需要靠全閃存陣列。如果單是追求速度,那么PCIe閃存卡或許更有優勢,一張主流的PCIe閃存卡可以做到20萬 IOPS,雖然不比全閃存陣列的性能高,但是用來做加速肯定是一個不錯的選擇。我們并不能否認PCIe閃存卡的加速能力,其在很多數據中扮演著加速卡的角色,其應用非常廣泛。PCIe閃存卡當下只是加速卡而不是存儲是因為PCIe閃存卡多是裝于服務器中,不同服務器中的閃存資源共享和數據交換需要通過上層軟件來實現,或許將來隨著PCIe交換技術的發展,或許PCIe閃存卡會成為主存儲中的一大介質,但是現在只能是加速,如果說主存儲,只能是 FlashSystem這樣的全閃存陣列。

分析了PCIe閃存卡與全閃存陣列之間的區別之后,筆者認為靠主存儲來再造實時分析速度就需要靠全閃存陣列。FlashSystem為代表的全閃存陣列是一個完整的存儲解決方案,這么說除了提升性能,作為主存儲還有非常多的問題需要考慮,比如說可靠性,在上文中提到的幾個行業實踐中,如果性能的提升和TCO的下降不是以高可靠和高可用為基礎,恐怕這里列舉的行業用戶都不會使用全閃存陣列了。

另一方面,全閃存陣列需要與數據中心其他組件或者應用進行很好的結合,FlashSystem的V840與SVC的存儲虛擬化的結合便是IBM對于下一代主存儲解決方案的一個重要考量。這就使得全閃存陣列能更好的支持上層應用。即是說如果全閃存陣列在實現了傳統存儲所具備的所有功能之后,將系統的性能提高了數十倍,那么這就是一次成功的再造過程。

如文章開頭舉得例子,打開一個網頁的時間為3分鐘和3秒的不同在于,用戶是否會獲取這個頁面的信息,我想這里的3分鐘就意味著價值為0。全閃存再造實時分析速度的意義也在于此,試想以往的一個季度工作可能在一天之內完成,這對企業運營的推動作用是不言而喻的。

[責任編輯:朱朋博]
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