数据加密|图纸加密|信息加密|文档加密-Wonder Tech-上海网腾信息科技有限公司

        

　　在互联网信息技术发展迅速的今天，超融合基础设施产品已经是企业和云供应商热情的选择。超融合设备提供了横向扩展的框架，适合大多数共享虚拟环境的需要。今天深信服进一步带大家了解超融合架构发展历程中存储层次的相关知识。

　　首先存储层次为什么是提升数据的I/O性能的最好选择。追溯到现代计算机体系结构中，解决系统性能瓶颈的关键策略：Cache.现代计算机体系结构是基于冯。诺依曼体系结构构建的，冯·诺依曼体系结构将程序指令当做数据对待，程序和数据存储在相同的存储介质（内存）中，CPU通过系统总线从内存中加载程序指令和相应的数据，进行程序的执行。

　　冯·诺依曼体系结构解决了计算机的可编程性问题，但是带来了一个缺点，因为程序指令和数据都需要从内存中载入，尽管CPU的速度很快，却被系统总线和内存速度的限制，不能快速的执行。为解决这个问题，Cache的理念被提出，通过在CPU和内存之间加入更快速的访问介质（CPU Cache），将CPU经常访问的指令和数据，放置到CPU Cache中，系统的整体执行速度大幅度提升。I/O性能瓶颈问题转移到了存储如果内存的访问速度相对CPU太慢，那么磁盘的I/O访问速度相对CPU来说就是“不能忍”了。下表是不同存储介质的访问延时，在虚拟化环境下或云环境下，由于I/O基本都是随机I/O，每次访问都需要近10ms的寻道延时，使得CPU基本处于“等待数据”的状态，这使得核心业务系统运转效率和核心应用的用户体验都变得很差，直观的感受就是业务系统和桌面应用“很卡”。

　　基于SSD构建平衡系统和前人解决内存访问延时问题的思路类似，现在的主流方法是使用内存和SSD作为Cache来解决I/O性能瓶颈。存储系统能够分析出数据块的冷热程度，将经常访问的数据块缓存到内存和SSD中，从而加速访问。不论是全闪存存储，还是混合介质存储，从某种意义上讲都是层次存储，只不过混合阵列多了一层磁盘介质。学过计算机体系结构的人都听说过著名的Amdahl定律，这里我们要介绍一个Amdahl提出的“不那么著名”的经验法则：在一个平衡的并行计算环境中，每1GHz的计算能力需要1Gbps的I/O速度与之匹配假设一台服务器有2颗E5-4669 v3的CPU，每颗CPU有18个核，36个超线程，主频是2.1GHz，那么我们可以计算一下，这样的一台服务器需要151Gbps （即~19GBps）的带宽。在大规模的云计算（虚拟机算）环境中，极端情况下，大量的I/O并发使得存储收到的I/O都变成随机I/O，在这么一个并发环境中，假设我们的访问大部分都是8KB的读写，根据上面的计算，我们需要为一台服务器配备近250万的IOPS读取速度。在不考虑系统总线的情况下，如果我们用SAS/SATA硬盘来提供这个IOPS，即使每个SAS/SATA盘可以提供近250的IOPS（实际数值更小），仅为构建一台平衡的服务器计算存储环境，就需要大概1万个SAS/SATA硬盘。在稍大规模的虚拟化环境，想要搭出一个平衡的系统，用传统的SAS/SATA硬盘几乎不可能完成任务。但是如果采用能够提10万“写IOPS”的SSD设备，25块SSD就够了。层次存储的优势“层次存储”是相对“全闪存”而言，是指将容量大但是速度较慢的HDD和速度快的SSD同时构建在系统中，通过数据的访问特性，将经常访问的热数据放置在SSD中，而冷数据放置在HDD中。首先，为构建一个平衡的虚拟化环境，需要大量的SSD设备来提供足够的IOPS.但是SSD也不是完美的。目前的SSD擦写次数有限、价格高。层次存储将热数据放置在SSD层中，而大量的冷数据仍然放置在SATA硬盘上，下图是对11个开发人员桌面负载的I/O统计，包含了对5.1TB大小的存储上的76亿次IO访问和28TB的数据传输。首先值得注意的是，有3.1TB（62%）的数据，在一年内从来没有被访问过，这意味着这些数据无论是放置在SSD上，还是SATA上，甚至放到U盘上拔走，对系统都没有影响。热数据周期性的同步到HDD硬盘，既为用户热数据提供了高IOPS的保障，也通过SATA硬盘提供了更大的容量和可靠性。

　　深信服是一家安全与云计算解决方案供应商，我们的加入让很多开始意识到超融合到底有多火，主要产品是aSAN。存储虚拟化aSAN具备横向平滑扩展容量、分布式存储、多副本高可靠恢复能力、SSD缓存提升IOPS性能以及一体化集成计算和存储。

        http://www.wonderonline.cn