解析新型SSD存儲技術(shù)提升私有云存儲服務性能

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

私有云可提供一個集敏捷性、靈活性和運營開銷于一體的定價模式，但是其性能，尤其是與存儲服務相關(guān)的性能是一大挑戰(zhàn)。當用戶在管理私有云時，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(xiàn)存儲資源短缺的情況。

企業(yè)中的所有用戶都在共享使用他們的私有云存儲服務。這是可能的，因為私有云是網(wǎng)絡存儲，同時根據(jù)數(shù)據(jù)中心的配置，私有云可能距離服務器實例并不遙遠。網(wǎng)絡和協(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。對于每一個硬盤驅(qū)動器(這仍然是云環(huán)境中存儲資源物理的普遍存在)而言，無論其容量有多大，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(tǒng)已安裝硬盤驅(qū)動器約為4TB的容量來說，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(wěn)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響應。但是，有時候一個高流量應用的租戶鄰居會長期占用I/O系統(tǒng)，從而影響服務器上所有其他租戶并導致他們需要更長的運行時間，造成工作滯后。

固態(tài)硬盤提高云存儲性能

優(yōu)化企業(yè)私有云存儲資源的一個方法就是效仿大型云服務供應商(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例選擇。固態(tài)硬盤(SSD)存儲和全閃存緩存是兩個用戶可以部署并提高IOPS的新技術(shù)，同時隨著固態(tài)硬盤產(chǎn)品價格不斷地向傳統(tǒng)硬盤看齊，人們可以預計SSD存儲產(chǎn)品在未來三年內(nèi)成為市場中的一個可選項。

SSD提高IOPS的幅度是相當巨大的，相對于傳統(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)絡存儲反應緩慢的問題，但這樣一來，現(xiàn)在的網(wǎng)絡和存儲設施控制器就變成了瓶頸，從而使多租戶環(huán)境仍然會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)絡已經(jīng)悄然上市，例如25GbE和每個鏈路有四個通道的骨干鏈接。

雖然新技術(shù)的具體部署將需要一定的時間，嘈雜的租戶鄰居問題仍然存在，但是更快的網(wǎng)絡速度將能夠解決瓶頸問題并提高云存儲的性能。使用高價SSD永久存儲設備的解決方案就是在服務器中部署本地實例SSD存儲。實例存儲并不是持久性的存儲應用，它需要網(wǎng)絡復制設備進行寫操作，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負載。同時，這是將所有寫操作映射至網(wǎng)絡永久性存儲設備的好方法，大部分的讀操作都是在本地實現(xiàn)的。

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

谷歌云平臺的存儲教訓

云分析公司CloudSpectator的一份報告稱，在谷歌云平臺中，值得注意的一點是其I/O率有著2%的變化。這表明，云供應商在處理高流量應用租戶問題方面是有著其內(nèi)部機制以及高效I/O傳輸機制的。雖然谷歌公司將這一內(nèi)部機制視為商業(yè)機密，但是我們確實知道谷歌公司會針對其存儲數(shù)據(jù)進行實例本地化處理，從而降低延遲。

此外，谷歌的管理軟件可按實例來監(jiān)控I/O率，可以調(diào)整服務質(zhì)量來彌補高工作負載，或者甚至將實例從高工作負載應用中移開。在私有云中，這可能需要在服務器上部署特殊的高I/O實例，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)很可能會推動I/O應用未來在云領(lǐng)域中的發(fā)展。例如，谷歌已經(jīng)擁有了RAM硬盤存儲選項，而非易失性雙列直插內(nèi)存模塊(NVDIMM)將使此類存儲產(chǎn)品的價格更親民，并將內(nèi)存擴展至眾多TB級存儲設備。隨著應用對I/O速度需求的不斷提升，NVDIMM內(nèi)存將取代本地實例存儲。NVDIMM 技術(shù)也非常適合超融合拓撲結(jié)構(gòu)，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)則為云存儲性能問題增加了一點熱情。基于容器技術(shù)的虛擬化方法可在任意服務器上增加實例數(shù)量三至五倍。雖然只需要一個操作系統(tǒng)鏡像，但是每臺服務器上運行的I/O也將大大增加。但是，隨著SSD和HVDIMM如上所述變化，應該有大量的I/O。

當開發(fā)私有云存儲時，應特別關(guān)注存儲軟件的選擇。RedHat公司和SanDisk已合作開發(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，而在集成設備方面DDN的WOS系統(tǒng)也表現(xiàn)出非常高的性能。