混閃配置 全閃性能 感受新華三存儲怪獸Nimble的速度與激情

　　關于全閃存，

　　江湖中流傳著一句箴言……

　　天下武功，唯快不破!

　　全閃存的價值在哪里?

　　答案就是一個字，快!

　　不過，存儲系統(tǒng)的“快”，

　　可以有很多種解讀。

　　存儲系統(tǒng)最常見的性能指標就是IOPS了，也就是每秒進行讀寫(I/O)操作的次數(shù)。不過， IOPS高，就代表性能高嗎?這里，我們還需要看另一個性能指標——時延。在存儲系統(tǒng)尤其全閃存系統(tǒng)IOPS動輒數(shù)十萬甚至上百萬的今天，時延，才是存儲系統(tǒng)性能的終極決勝點。

　　權威調研公司Gartner認為，在評估存儲系統(tǒng)實際使用性能時，應“避免盲目追隨廠商聲稱的毫無意義的數(shù)百萬IOPS;而應該將低時延作為閃存存儲最主要的性能指標。 ”( 摘自2017年7月17日Gartner報告《Critical Capabilities for Solid-State Arrays》)

　　對用戶來說，時延已經超過IOPS和帶寬，日益成為了限制業(yè)務速度的最大存儲瓶頸，而在有效降低時延的基礎上，如何實現(xiàn)最佳的存儲TCO，更成為所有IT廠商的挑戰(zhàn)。

　　可否采用更高性價比的存儲介質，實現(xiàn)全閃存級別的時延呢?新華三集團(以下簡稱H3C)在2018年1月全面發(fā)布的閃存存儲產品Nimble(CS混合存儲+AF全閃存儲)，正是從這個設計思路而來。

　　Nimble可以使用混合陣列的配置，完美的跑出全閃存陣列的IOPS和時延，很好的詮釋了什么叫做性能與成本兼顧。

　　具體如下圖所示，Nimble的全閃存陣列可以跑出0.1ms的時延，將業(yè)內全閃存的時延標準大幅提升了5~10倍(業(yè)內主流全閃存產品時延0.5ms~1ms不等)。但是更加令人震驚的是，Nimble的混合存儲可以以超高的性價比實現(xiàn)0.5ms的時延，達到業(yè)內主流全閃存產品的時延標準!!!

　　Nimble系列

　　筆者剛剛得知這個消息的時候，內心里其實是拒絕的。什么?一堆普通的HDD加上寥寥的3塊SSD做讀加速，就可以在全隨機的情況下趕超全部由SSD組成的全閃存陣列的性能?

　　不過后來深入了解了其實現(xiàn)原理，筆者只能說：至于你信不信，反正我信了!

　　采用NVDimm和硬盤順序化布局技術，全面優(yōu)化寫性能

　　對于傳統(tǒng)混合陣列而言，有兩個隨機寫的瓶頸點一直沒有得到有效的解決：

　　HDD的隨機寫入性能有限(最好的HDD隨機性能只有200IOPS/塊，時延6ms以上)，無法很快的將DRAM的數(shù)據(jù)下刷到HDD，導致DRAM很快被寫滿。一旦DRAM被寫滿，那存儲系統(tǒng)的性能完全則受限于硬盤的數(shù)量。但即使加再多HDD提升IOPS，也仍然無法提升時延的表現(xiàn);

　　快照、重刪、壓縮等已經是當前存儲界的標準軟件功能，但絕大多數(shù)傳統(tǒng)陣列開啟重刪、壓縮功能時，都會嚴重的影響業(yè)務性能表現(xiàn)。部分產品開啟這些高級功能后，甚至會衰減60%以上的性能，結果是這些炫目的企業(yè)級高級功能只可遠觀不可褻玩焉，實在是令人痛心!

　　Nimble針對這個痛點，創(chuàng)新型的實現(xiàn)了HDD的隨機寫入順序化技術(Sequential Layout，以下簡稱SL)，可以使得每塊HDD的性能表現(xiàn)由隨機的200IOPS飆升到數(shù)萬，提升足足100倍之多，如果說DRAM是一個水池，以往的HDD是一根又一根的小水管的話，那使用SL技術的HDD就變成了比以往粗100倍的大水管，可以非�？焖俚膶�DRAM的數(shù)據(jù)寫入到后端，從而避免了DRAM被寫滿。因此，SL結合NVDimm技術，使得Nimble混合存儲的隨機寫入可以達成全閃存的性能及時延。

　　同時，Nimble的重刪、壓縮、快照等高級功能都是由額外專屬的CPU和DRAM在存儲內部進行，無需占用對前端服務器提供性能的DRAM和CPU資源，因此，Nimble可以做到開啟重刪、壓縮等功能，性能零衰減!

　　采用熱點數(shù)據(jù)智能表技術，全面提升讀性能

　　同樣的，對于傳統(tǒng)混合陣列而言，隨機讀的瓶頸點也一直沒有得到有效的解決：如上所述，HDD的隨機讀寫性能有限，因此絕大多數(shù)廠商提供了SSD Cache二級緩存技術，以求提升讀的性能。但是無奈，大部分的SSD Cache設計原理是這樣的：將新數(shù)據(jù)直接寫入普通HDD介質，待某數(shù)據(jù)被連續(xù)訪問若干次后，以數(shù)小時至一天為單位將此數(shù)據(jù)提升到SSD Cache，以提升讀性能。

　　此方法看似美好，但存在一個致命的問題，就是機器學習是有滯后性的!現(xiàn)在這個時代熱點數(shù)據(jù)幾乎幾小時一變，被動的響應已經無法滿足業(yè)務的需求，實際統(tǒng)計來看，即使業(yè)內領先的SSD Cache技術的命中率，也不過30%而已，我們需要一個可以第一時間以更高命中率響應最新熱點的存儲技術!

　　Nimble針對這個痛點，創(chuàng)新型的實現(xiàn)了數(shù)據(jù)熱度表技術。與傳統(tǒng)陣列認為所有新數(shù)據(jù)都是冷數(shù)據(jù)，等待冷數(shù)據(jù)慢慢變熱不同，Nimble在向后端HDD刷新數(shù)據(jù)的同時，根據(jù)用戶選擇將20%~100%的新數(shù)據(jù)全部同步寫入SSD Cache，然后根據(jù)數(shù)據(jù)的冷熱不同，將冷數(shù)據(jù)慢慢剔除。實際統(tǒng)計來看，Nimble的SSD Cache技術顯著的提升了命中率至少一倍。

　　綜上，Nimble采用CASL技術后，顯著的提升了混合陣列的讀寫性能，并大幅降低了時延，綜合表現(xiàn)，Nimble的混合存儲時延可以達成和全閃存媲美的0.5ms!

　　有興趣的小伙伴們，不妨感受一下Nimble性能小怪獸的速度與激情……

　　Nimble性能怪獸擁有“快、穩(wěn)、簡、智”四大神技，本期我們對“快”字神技進行了深入解讀，下期我們將帶來Nimble“穩(wěn)”字神技的解讀，敬請期待……