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全闪存阵列兼具高性能与高可用

2018/1/9    来源:华为企业业务中国    作者:佚名      
关键字:全闪存  数据库  
刚过去的天猫“双十一”支付峰值为25.6万笔/秒,数据库处理峰值为4600万次/秒;而一个证券交易平台高峰期系统需要处理数万甚至十几万笔交易,而这背后闪存的广泛应用功不可没。
    刚过去的天猫“双十一”支付峰值为25.6万笔/秒,数据库处理峰值为4600万次/秒;而一个证券交易平台高峰期系统需要处理数万甚至十几万笔交易,而这背后闪存的广泛应用功不可没。但就存储介质性能而言,一个主流NVMe SSD的IOPS能够达到50万甚至接近100万,延迟却低于100μs,相对于IOPS只有不到200、延迟ms级的HDD,SSD推动存储介质性能实现了质的飞跃,而这之后,全闪存阵列应运而生。
 
    从无到有 从有到优的全闪存阵列
    
    早期的全闪存阵列以Violin Memory以及TMS(后被IBM收购)为代表,其特点是通过复杂的硬件架构实现设备的高性能,这两家公司打开了全闪存阵列市场的大门,但是由于设备软件功能不足,易用性较差,最终走向衰落。此后主流存储厂商开始尝试改良自己的磁盘阵列推出全闪存或者混合阵列,这样的阵列借助原有存储系统成熟的架构能够很好的服务于上层业务,但是闪存与磁盘特性上有着本质的不同,所以这样的产品在性能上有着无法突破的瓶颈。
 
    随着闪存技术的不断演进,全闪存阵列的设计思路也越来越清晰,那就是既要有闪存的高性能又要具有传统阵列丰富的软件功能,如今闪存阵列已经发展至第四代,以华为的OceanStor Dorado V3的全闪存阵列为代表。
 
    从组件到系统级的技术革新 实现极限性能以及6个9高可用性
    
    为了追求性能极限,华为从底层的SSD到上层的资源管理算法和系统都进行了极具针对性的设计。首先华为拥有自研的SSD控制器芯片,包括FTL在内的SSD核心功能和算法都放在控制器芯片中实现,性能高并且不会过多占用系统CPU资源。
 
    同时,基于FlashLink™的盘控配合技术,这项技术通过SSD驱动与控制器软件的配合,将数据更均匀的分配到每一块SSD盘中,并根据SSD盘的状态动态调整分配算法。在此基础上,磨损均衡以及垃圾回收等操作会更加高效,比如系统会定期向 SSD 控制器查询盘片磨损程度,并将磨损程度高低作为分配空间的判断依据之一,从而实现了全局的磨损均衡。
 
华为FlashLink盘控配合技术概述
    华为FlashLink盘控配合技术概述
    
    华为OceanStor Dorado V3 的FlashLink是华为为全闪存阵列而设计的一系列算法集合,包含有大块顺序写、元数据独立分区以及I/O优先级调整等技术。
 
    大块顺序写
 
    是指系统将多个离散的数据块在控制器内存中进行聚合形成一个大数据块,顺序写入SSD,如此可以减少SSD的垃圾块。
 
    元数据独立存放
 
    是指可控制器可以自动感知硬盘内的数据布局,在控制器和SSD盘内同步执行元数据与数据的分离存放操作。
 
    FlashLink还会对I/O优先级别进行了标识并进行智能调整。数据读写请求高于Cache批量写、硬盘重构等I/O,保障优先的业务数据读写在第一顺序响应。
 
    在FlashLink以及高性能的SSD支持下,华为OceanStor Dorado V3可以实现400万IOPS,0.5ms稳定时延。另一方面,高性能的基础上,高可靠和高可用是全闪存阵列的必备特性。华为OceanStor Dorado V3全闪存阵列可以实现6个9高可用性,并且允许3盘同时失效,实现如此高标准的可用性,依靠的是华为全面的数据保护技术。
 
    首先
 
    华为SSD的MTBF可以达到业界最高的300万小时,拥有LDPC以及SSD内部RAID等高可靠技术。
 
    另外
 
    华为的RAID-TP技术采用每个条带生成 3 个校验数据,允许同一RAID组内3块盘失效,重构1TB数据时间在30分钟以内。
    
    方案层面,华为OceanStor Dorado V3可以提供免网关双活解决方案,这一方案支持两个数据中心的存储同一个 LUN 支持业务同时读写,正常情况下提供业务负载分担部署,实现跨数据中心的业务负载均衡。免网关的设计使得系统组网简单,容易部署;减少一个故障点,可靠性更好;同时避免了网关设备额外引入的约1~1.6ms的时延,性能更好。
 
    如果说高性能与高可靠是全闪存阵列的必备特性,那么重复数据删除、便捷的管理以及灵活部署则是全闪存阵列的升级版亮点。华为OceanStor Dorado V3一大亮点就是重复数据删除功能。
 
华为OceanStor Dorado V3在数据库和虚拟化场景下数据缩减承诺
    华为OceanStor Dorado V3在数据库和虚拟化场景下数据缩减承诺
 
    用户数据进入系统后,Cache 先缓存数据,此时系统会对数据进行分块(默认为8K),接着生成数据块指纹并与系统指纹数据进行对比,没有相同的指纹则将数据块写到SSD上并记录新指纹,当比对成功,就不再进行数据落盘操作,而是增加指纹计数。需要指出的是在线重复数据删除不会影响OceanStor Dorado V3的性能,当前所有OceanStor Dorado V3的测试数据也是在这项功能开启时测得的。
 
    华为OceanStor Dorado V3作为新一代全闪存阵列,从组件到系统都是针对闪存特性而设计,性能与可靠性都能全面满足数据库、虚拟桌面等企业级应用需求,同时OceanStor Dorado V3处于华为联手云计算、存储、操作系统、网络以及系统集成商等合作伙伴打造的完整生态之中,客户可以借助这一生态平滑的将自己的业务迁至全闪存阵列上。
 
    未来,华为将把新存储介质(比如SCM)、NVMe over Fabrics等技术全面融入到全闪存阵列中,推动数据中心全面进入全闪存时代。
 
责任编辑:李欢
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