新型存储技术提高私有云性能

共享是伟大的,但是共享是否能够提高私有云存储服务性能呢?可考虑使用新型固态硬盘(SSD)和网络选项来帮助您获得您所需的速度。

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私有云可提供一个集敏捷性、灵活性和运营开销于一体的定价模式,但是其性能,尤其是与存储服务相关的性能是一大挑战。当用户在管理私有云时,管理员们需要经常地了解底层存储资源的使用状况,以避免出现存储资源短缺的情况。

企业中的所有用户都在共享使用他们的私有云存储服务。这是可能的,因为私有云是网络存储,同时根据数据中心的配置,私有云可能距离服务器实例并不遥远。网络和协议的延迟将降低带宽的可用性,但是真正对私有云存储性能产生不利影响的是,底层存储资源是共享使用的这一事实。对于每一个硬盘驱动器(这仍然是云环境中存储资源物理的普遍存在)而言,无论其容量有多大,它们都能够提供每秒150次的I/O操作(IOPS)。对于目前一般系统已安装硬盘驱动器约为4TB的容量来说,这仅仅相当于三年前单位TBIOPS的四分之一。换而言之,存储速度正在变慢。

性能变化问题也同样源于私有云存储资源的共享特性。I/O事件往往是突发性而非稳定性的。如果流量并不繁忙,那么远超平均水平的I/O突发应用事件将可获得快速的服务响应。但是,有时候一个高流量应用的租户邻居会长期占用I/O系统,从而影响服务器上所有其他租户并导致他们需要更长的运行时间,造成工作滞后。

固态硬盘提高云存储性能

优化企业私有云存储资源的一个方法就是效仿大型云服务供应商(CSP)的做法。CSP们针对计算应用和存储应用分别推出了各种不同的实例选择。固态硬盘(SSD)存储和全闪存缓存是两个用户可以部署并提高IOPS的新技术,同时随着固态硬盘产品价格不断地向传统硬盘看齐,人们可以预计SSD存储产品在未来三年内成为市场中的一个可选项。

SSD提高IOPS的幅度是相当巨大的,相对于传统硬盘其增幅范围从100倍到1000倍各不相同。这一性能飞跃将有助于解决共享网络存储反应缓慢的问题,但这样一来,现在的网络和存储设施控制器就变成了瓶颈,从而使多租户环境仍然会受到其中高流量邻居租户的影响。例如典型的10GbE(千兆以太网)更快速的网络已经悄然上市,例如25GbE和每个链路有四个通道的骨干链接。

虽然新技术的具体部署将需要一定的时间,嘈杂的租户邻居问题仍然存在,但是更快的网络速度将能够解决瓶颈问题并提高云存储的性能。使用高价SSD永久存储设备的解决方案就是在服务器中部署本地实例SSD存储。实例存储并不是持久性的存储应用,它需要网络复制设备进行写操作,但是它可以显著地减少在“一次写操作八次读操作”典型用例中的I/O负载。同时,这是将所有写操作映射至网络永久性存储设备的好方法,大部分的读操作都是在本地实现的。

通过使用实例存储,SSD可提供满足高流量应用租户所需的足够I/O资源,从而实现应用程序运行的巨大性能提升。如果操作系统(OS)支持非对称镜像I/O模式,那么用户就可以避免重写I/O例程。

 谷歌云平台的存储教训

云分析公司CloudSpectator的一份报告称,在谷歌云平台中,值得注意的一点是其I/O率有着2%的变化。这表明,云供应商在处理高流量应用租户问题方面是有着其内部机制以及高效I/O传输机制的。虽然谷歌公司将这一内部机制视为商业机密,但是我们确实知道谷歌公司会针对其存储数据进行实例本地化处理,从而降低延迟。

此外,谷歌的管理软件可按实例来监控I/O率,可以调整服务质量来弥补高工作负载,或者甚至将实例从高工作负载应用中移开。在私有云中,这可能需要在服务器上部署特殊的高I/O实例,并辅以约束条件。

内存内技术、容器技术的作用

内存内技术很可能会推动I/O应用未来在云领域中的发展。例如,谷歌已经拥有了RAM硬盘存储选项,而非易失性双列直插内存模块(NVDIMM)将使此类存储产品的价格更亲民,并将内存扩展至众多TB级存储设备。随着应用对I/O速度需求的不断提升,NVDIMM内存将取代本地实例存储。NVDIMM技术也非常适合超融合拓扑结构,它把所有的存储和计算资源都集成到近在咫尺。

容器技术则为云存储性能问题增加了一点热情。基于容器技术的虚拟化方法可在任意服务器上增加实例数量三至五倍。虽然只需要一个操作系统镜像,但是每台服务器上运行的I/O也将大大增加。但是,随着SSD和HVDIMM如上所述变化,应该有大量的I/O。

当开发私有云存储时,应特别关注存储软件的选择。RedHat公司和SanDisk已合作开发用于部署SSD的Ceph,该工具在OpenStack社区中表现出色。Scality和Caringo在这一领域也表现较为活跃,而在集成设备方面DDN的WOS系统也表现出非常高的性能。

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