磁盤(pán)處理能力越來(lái)越難滿足CPU對(duì)其的速度要求,企業(yè)迫切需求一種新的介質(zhì)來(lái)改變這一現(xiàn)狀,SSD的快速讀取優(yōu)勢(shì)使得其在替代名單中大放異彩。早在 2006年,EMC就對(duì)企業(yè)級(jí)閃存存儲(chǔ)表現(xiàn)出極大興趣。2008年初,EMC發(fā)布業(yè)界首款企業(yè)級(jí)閃存技術(shù)。2010年,EMC VNX更進(jìn)一步,引入FAST Cache。

VFCache:最大限度利用SSD優(yōu)勢(shì)

據(jù)EMC公司發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示,截止到目前,EMC共售出了24PB的閃存。平均每售出1TB的閃存,將有54TB的存儲(chǔ)容量提高性能。因此,目前為總共有1300PB(1.3EB)的存儲(chǔ)系統(tǒng)其性能得到提高。

利用SSD提升數(shù)據(jù)流通速度的傳統(tǒng)做法是將SSD作為一個(gè)快速讀取層,將頻繁讀取的數(shù)據(jù)緩存到這個(gè)讀取曾中。這種做法解決了一些企業(yè)目前面臨的難 題,但并不能從根本上解決CPU的等待時(shí)間。于是,另一種理念開(kāi)始出現(xiàn),即減少CPU等待時(shí)間的最根本的做法是讓存儲(chǔ)層無(wú)限貼近CPU,避免數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)多層 協(xié)議轉(zhuǎn)換進(jìn)行傳輸帶來(lái)的CPU等待時(shí)間。由此產(chǎn)生的即為PCIe SSD。

VFCache:最大限度利用SSD優(yōu)勢(shì)

而目前EMC公司發(fā)布的VFCache,就是將閃存技術(shù)的優(yōu)勢(shì)進(jìn)一步擴(kuò)大到服務(wù)器。如果說(shuō)以前通過(guò)FAST技術(shù),能夠?qū)?shù)據(jù)存取速度提高300倍,將它擴(kuò)大到服務(wù)器上,就能將數(shù)據(jù)存取速度提高4000倍。

可能會(huì)有人質(zhì)疑,上述所說(shuō)的方式利用PCIe SSD就可以做到,為什么EMC會(huì)專門(mén)發(fā)布這樣一個(gè)產(chǎn)品,并且非得從EMC購(gòu)買(mǎi)了呢?直接買(mǎi)PCIe SSD不就可以了么?

對(duì)此,Chuck Hollis給出了詳細(xì)的解釋,他說(shuō)有很多用戶都采取了上述的做法,結(jié)果卻遇到了始料不及的問(wèn)題。這是因?yàn)椋菏紫任覀円幚淼氖歉邇r(jià)值的數(shù)據(jù),無(wú)論這些數(shù)據(jù)在本地還是在異地,我們都要對(duì)它進(jìn)行保護(hù)、備份和復(fù)制。

其次則是,最關(guān)鍵的是在恰當(dāng)?shù)奈恢谩⑶‘?dāng)?shù)臅r(shí)間存儲(chǔ)恰當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù),這一過(guò)程要自動(dòng)化,不能依靠手工處理。我們過(guò)去是在陣列中用FAST全自動(dòng)存儲(chǔ)分層實(shí)現(xiàn),現(xiàn)在要在服務(wù)器和陣列之間做同樣的事情。

最后,Chuck Hollis說(shuō),閃存很昂貴,是稀有資源,因此需要配合重復(fù)數(shù)據(jù)消除、資源池等技術(shù),物盡其用。當(dāng)我們跨越溝壑去到多種企業(yè)應(yīng)用時(shí),粗放地把技術(shù)擺在那里讓人們隨便去用是不行的。

EMC首席技術(shù)官詳解VFCache

總的來(lái)說(shuō),VFCache是與其他存儲(chǔ)環(huán)境相集成的位于服務(wù)器端的閃存存儲(chǔ)器。Chuck Hollis認(rèn)為與其他的利用SSD的技術(shù)相比,VFCache具有很多優(yōu)勢(shì),其主要有以下幾點(diǎn):首先,VFCache的速度非???,遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了你所能想象的傳統(tǒng)存儲(chǔ)陣列或現(xiàn)有服務(wù)器端部署的SSD的速度。

EMC首席技術(shù)官詳解VFCache

其次,VFCache非常智能。其能通過(guò)EMC軟件和其他技術(shù)對(duì)企業(yè)的已有設(shè)備進(jìn)行整合,包括存儲(chǔ)陣列、操作系統(tǒng)、虛擬化技術(shù)以及管理軟件等。

并且,VFCache所具備的高可靠性能夠很好地和EMC其他數(shù)據(jù)保護(hù)方案進(jìn)行整合。如高可用、備份、復(fù)制以及災(zāi)難復(fù)原等等。也許這些都還不足以說(shuō)明VFCache的優(yōu)勢(shì)所在,諸位讀者可通過(guò)下面這個(gè)圖來(lái)更詳細(xì)地了解VFCache:

EMC首席技術(shù)官詳解VFCache

在低端的是我們所熟悉的存儲(chǔ)陣列端的閃存技術(shù),相比于傳統(tǒng)的磁盤(pán),其能夠更經(jīng)濟(jì)地提供高IOPS,但在本質(zhì)上原理服務(wù)器和CPU,并不能從本質(zhì)上解決CPU的等待時(shí)間。

而在頂部則是我們所熟悉的服務(wù)器端的閃存技術(shù),確實(shí)非??欤珔s面臨著一個(gè)很重要的問(wèn)題,那就是對(duì)于企業(yè)最具價(jià)值的資產(chǎn)——數(shù)據(jù)——卻沒(méi)有很好的保護(hù)機(jī)制。

而VFCache則巧妙地結(jié)合了這兩種技術(shù)的優(yōu)點(diǎn),并有機(jī)地整合成一個(gè)單一的綜合解決方案,彌補(bǔ)了存儲(chǔ)端和服務(wù)器端現(xiàn)有閃存技術(shù)的不足。其最大的優(yōu) 點(diǎn)在于,用戶不必花時(shí)間和精力去考慮到底該將閃存技術(shù)部署在服務(wù)器端或存儲(chǔ)端,而使用EMC的VFCache則可迅速應(yīng)用于企業(yè)的不同環(huán)境,并能提供令其 滿意的性能、成本及可用性等。

關(guān)于VFCache的性能,Chuck Hollis認(rèn)為并不能僅僅用“快”來(lái)衡量性能的優(yōu)劣,因?yàn)樵趯?shí)際環(huán)境中,諸如SAP、Exchange、Oracle、SQL server以及生產(chǎn)文件系統(tǒng)等相似的應(yīng)用程序會(huì)產(chǎn)生讀寫(xiě)混合的工作負(fù)載。而64K測(cè)試所產(chǎn)生的高水平成績(jī)對(duì)于用戶來(lái)說(shuō),并沒(méi)有太大的實(shí)際意義。

EMC首席技術(shù)官詳解VFCache

雖然上圖中缺乏一些細(xì)節(jié),但卻是VFCache多次重復(fù)測(cè)試所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)。無(wú)論你目前是基于什么存儲(chǔ)陣列得出的存儲(chǔ)性能測(cè)試曲線,只要曲線向右側(cè)下 移,都是一件非常令人高興的事情。平均I/O延遲的大大降低(對(duì)我們而言,并不以為著是大幅。此為原文),能夠減少隊(duì)列,并提供高可用,基本上能改善相應(yīng) 的一系列的存儲(chǔ)性能。

如何將效果轉(zhuǎn)化成具體的性能提升將會(huì)隨著主機(jī)因素的改變而略有差異,但最近的白皮書(shū)顯示,在立基于Oracle 11g、思科UCS和EMC VMAXe存儲(chǔ)系統(tǒng)之上運(yùn)行類似于TPC-C環(huán)境的TPM(每分鐘交易)有80% 的性能提升。對(duì)于需要更深入地了解細(xì)節(jié)的用戶可參考下圖:

EMC首席技術(shù)官詳解VFCache

在最底層的硬件/驅(qū)動(dòng)程序級(jí)別,我們可以明顯看到IOPS顯著提高,并且延遲降低,以及——最重要的是——利用VFCache可大大減少CPU開(kāi)銷。當(dāng)然這可能是最極端的應(yīng)用測(cè)試性能,在實(shí)際應(yīng)用中會(huì)稍有下降。但對(duì)更深層次的架構(gòu)討論和軟硬件集成后,Chuck Hollis相信VFCache的性能優(yōu)勢(shì)將大大超越未來(lái)的可預(yù)見(jiàn)的競(jìng)爭(zhēng)產(chǎn)品。“時(shí)間可以證明一切!” Chuck Hollis如是說(shuō)。

VFCache產(chǎn)品架構(gòu)

如果你想要更深入地了解VFCache,如你所愿,下面我們將要詳細(xì)地談?wù)勥@個(gè)問(wèn)題。

VFCache產(chǎn)品架構(gòu)及未來(lái)升級(jí)

在上層,VFCache為下一層級(jí)的塊級(jí)I/O子系統(tǒng)采用了一個(gè)輕量級(jí)的I/O篩選器應(yīng)用程序,其能對(duì)塊級(jí)I/O棧進(jìn)行篩選,這其中包括供應(yīng)商提供 的 MPIO,EMC的PowerPath等等。輕量篩選應(yīng)用程序通過(guò)檢查I/O傳輸,通過(guò)緩存算法實(shí)現(xiàn)寫(xiě)等等。但值得注意的是,你仍希望將普通的服務(wù)器閃存 卡部署在服務(wù)器內(nèi)部,而不是采用VFCache的優(yōu)勢(shì)所在,這也是支持的。這可以大大加快例如臨時(shí)文件等非持久性數(shù)據(jù)的傳輸速度。

在VMware公司的vSphere架構(gòu)下可能有所不同。

VFCache產(chǎn)品架構(gòu)及未來(lái)升級(jí)

在vSphere環(huán)境下,EMC只對(duì)上層的來(lái)賓操作系統(tǒng)的I/O塊進(jìn)行I/O篩選應(yīng)用程序,這就是說(shuō)如果需要,你可以利用VFCache對(duì)每個(gè)來(lái)賓 或者每個(gè)邏輯存儲(chǔ)基礎(chǔ)進(jìn)行篩選。更重要的是,VFCache還提供一個(gè)名為vCenter的靈活的逆變器以監(jiān)視服務(wù)器端和存儲(chǔ)端的緩存。

VFCache的最佳應(yīng)用環(huán)境

顯然,大多數(shù)人對(duì)典型的企業(yè)應(yīng)用工作負(fù)載更加感興趣,下圖將給大家提供一個(gè)很好的參考:

VFCache產(chǎn)品架構(gòu)及未來(lái)升級(jí)

橫軸大多是以連續(xù)寫(xiě)為主。雖然大多數(shù)企業(yè)應(yīng)用程序都有一個(gè)不能被忽略的寫(xiě)組件,其通常讀取已寫(xiě)入的數(shù)據(jù),并取決于使用模式而略有差異。這其中,電子郵件就是一個(gè)很好的例子。豎軸為“參考位置”,與橫軸有明顯不同。LOR在一定程度上(有時(shí)也稱之為偏差)向上移動(dòng)。

紅色部分表示EMC Isilon橫向擴(kuò)展NAS集群,大數(shù)據(jù)集、高讀取帶寬、HDFS等;橙色部分則為大規(guī)模并發(fā)寫(xiě):高速備份、數(shù)據(jù)復(fù)制、實(shí)時(shí)圖像采集和攝像。EMC并沒(méi)有某個(gè)單一的產(chǎn)品去迎合這些應(yīng)用,我們根據(jù)不同的應(yīng)用環(huán)境采用不同的方法。

藍(lán)色部分則表示“臨時(shí)”數(shù)據(jù),具有短、突發(fā)寫(xiě)入以及(通常)非持久性等特點(diǎn),VFCache的分段式緩存在這方面具有較大的實(shí)踐意義。而最后的綠色部分則為我們所熟悉的企業(yè)應(yīng)用程序。

VFCache的未來(lái)規(guī)劃

雖然在此以及討論了VFCache的很多細(xì)節(jié),Chuck Hollis預(yù)計(jì)在今年年底之前將發(fā)布更多的功能,其包括數(shù)據(jù)壓縮以及重復(fù)數(shù)據(jù)刪除,尤其是“熱”數(shù)據(jù)方面的重復(fù)數(shù)據(jù)刪除,因?yàn)閷?duì)于閃存來(lái)說(shuō),目前仍舊是非常昂貴,而如何最大限度利用閃存以降低成本,在這方面將有很大的空間可用。

并且,圍繞存儲(chǔ)陣列的數(shù)據(jù)優(yōu)先級(jí)和服務(wù)器端的數(shù)據(jù)優(yōu)先級(jí),結(jié)合基于陣列的磁盤(pán)/閃存/緩存的以往經(jīng)驗(yàn),還有很有的預(yù)測(cè)和分析,EMC期望將閃存發(fā)揮 到更廣闊的領(lǐng)域。而服務(wù)器端的緩存一致性也很重要,因?yàn)槠鋵⑸婕暗浇灰讛?shù)據(jù)庫(kù),而這通常牽扯到多個(gè)松散耦合的服務(wù)器。并且,EMC還計(jì)劃對(duì)VFCache 進(jìn)行改善,以盡可能透明底適應(yīng)各種不同的IT角色,如存儲(chǔ)管理員、VMware管理員、應(yīng)用管理員、融合基礎(chǔ)設(shè)施管理員以及IT通才等等。

從“閃電”到“雷電”

我們都知道“雷電計(jì)劃”緊隨“閃電計(jì)劃”之后。所以“閃電計(jì)劃”宣布之后,緊隨其后的便是“雷電計(jì)劃”。先讓我們預(yù)覽一下這一項(xiàng)有趣的技術(shù)。

化繁為簡(jiǎn)

VFCache就是讓基于服務(wù)器的閃存更具可用性,更有效,性能更強(qiáng),這里要很多要考慮的地方。但是它具體是什么又會(huì)怎樣發(fā)展呢?這里我們先假設(shè)一種情境。客戶需要更多性能,如重要的Oracle應(yīng)用,決定用VFCache來(lái)大幅度改善性能而不用引入Oracle Exa。

為其他應(yīng)用購(gòu)買(mǎi)更多VFCache。從某種角度而言,客戶回想:“或許我應(yīng)該將所有基于服務(wù)器的閃存視為所有服務(wù)器的共享資源。”這是EMC Symmetrix 1995年出現(xiàn)的情況:人們當(dāng)時(shí)意識(shí)到企業(yè)存儲(chǔ)應(yīng)該統(tǒng)一管理,共享及合并的資源vs. 與專屬服務(wù)器綁定。我們通過(guò)端到端的SCSI回輸,然后(!),不過(guò)沒(méi)有太大不同。

注重性能的存儲(chǔ)技術(shù)是少數(shù)且相對(duì)較貴的資源。而且你會(huì)希望在所有潛在用戶那里優(yōu)化其使用性能。歷史會(huì)重演嗎?個(gè)人認(rèn)為歷史沒(méi)有理由不會(huì)重演。簡(jiǎn)而言 之,雷電計(jì)劃是一個(gè)純閃存數(shù)列,目的是集群使用服務(wù)器范疇的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。從某種意義上來(lái)說(shuō),它就像是一個(gè)SAN,只是使用了不同的技術(shù)。

從硬件方面看,并沒(méi)有太多令人驚訝的地方。熟悉的智能存儲(chǔ)模塊組件可以快速組合成可自由調(diào)整大小的架構(gòu),簡(jiǎn)直和Isilon等存儲(chǔ)商如出一轍。

在單一模塊中支持太字節(jié)的能力當(dāng)然更多是通過(guò)多模塊聚合成一個(gè)透明的池來(lái)實(shí)現(xiàn)。EMC已經(jīng)有有一個(gè)專門(mén)對(duì)存儲(chǔ)協(xié)議進(jìn)行RDMA優(yōu)化的團(tuán)隊(duì),無(wú)疑將有很多操作也適用于此。它將是另一個(gè)EMC存儲(chǔ)平臺(tái)。

但是它可以和更傳統(tǒng)的FAST數(shù)列以及新的VFCache等進(jìn)行互操作。從EMC的角度來(lái)看,這只是另一個(gè)存儲(chǔ)平臺(tái)。我們可以獲取數(shù)列中的龐大的存 儲(chǔ)生態(tài)系統(tǒng),不久后就可以在新平臺(tái)上對(duì)其進(jìn)行使用。“雷電計(jì)劃”是一個(gè)共享的存儲(chǔ)數(shù)列。我們知道要如何處理存儲(chǔ)數(shù)列。確實(shí),我們對(duì)于完全以“雷電計(jì)劃”為 基礎(chǔ)的VCE Vblock表示驚訝。

ECM的創(chuàng)新?

反對(duì)者認(rèn)為EMC守舊古板。但這肯定不能代表EMC的全部。“閃電計(jì)劃”和“雷電計(jì)劃”已經(jīng)出來(lái)。也希望競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手能迎頭趕上。

EMC意識(shí)到這個(gè)閃存技術(shù)遠(yuǎn)不止是讓現(xiàn)有數(shù)列速度更快而已。它為存儲(chǔ)開(kāi)創(chuàng)了新的思考方式。

而且EMC也意識(shí)到自己的產(chǎn)品團(tuán)隊(duì)主要側(cè)重于目前的產(chǎn)品和客戶。為了盡早達(dá)成目標(biāo),EMC需要更明了的藍(lán)圖,不過(guò)要仰仗EMC的廣闊的資源。

結(jié)果便是EMC成立了閃存部門(mén),該部門(mén)正式成立的日期是2011年4月1日。該團(tuán)隊(duì)由熟悉EMC新角色的老面孔組成,還包括一些業(yè)內(nèi)經(jīng)驗(yàn)豐富的新面孔。

盡管已有“閃電計(jì)劃”和“雷電計(jì)劃”這樣的創(chuàng)新,但EMC仍將繼續(xù)推出新產(chǎn)品。

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wangzhen

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