關(guān)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(jià)值在哪里?

　　答案就是一個(gè)字，快!

　　不過(guò)，存儲(chǔ)系統(tǒng)的“快”，

　　可以有很多種解讀。

　　存儲(chǔ)系統(tǒng)最常見(jiàn)的性能指標(biāo)就是IOPS了，也就是每秒進(jìn)行讀寫(xiě)(I/O)操作的次數(shù)。不過(guò)， IOPS高，就代表性能高嗎?這里，我們還需要看另一個(gè)性能指標(biāo)——時(shí)延。在存儲(chǔ)系統(tǒng)尤其全閃存系統(tǒng)IOPS動(dòng)輒數(shù)十萬(wàn)甚至上百萬(wàn)的今天，時(shí)延，才是存儲(chǔ)系統(tǒng)性能的終極決勝點(diǎn)。

　　權(quán)威調(diào)研公司Gartner認(rèn)為，在評(píng)估存儲(chǔ)系統(tǒng)實(shí)際使用性能時(shí)，應(yīng)“避免盲目追隨廠商聲稱(chēng)的毫無(wú)意義的數(shù)百萬(wàn)IOPS;而應(yīng)該將低時(shí)延作為閃存存儲(chǔ)最主要的性能指標(biāo)。 ”( 摘自2017年7月17日Gartner報(bào)告《Critical Capabilities for Solid-State Arrays》)

　　對(duì)用戶(hù)來(lái)說(shuō)，時(shí)延已經(jīng)超過(guò)IOPS和帶寬，日益成為了限制業(yè)務(wù)速度的最大存儲(chǔ)瓶頸，而在有效降低時(shí)延的基礎(chǔ)上，如何實(shí)現(xiàn)最佳的存儲(chǔ)TCO，更成為所有IT廠商的挑戰(zhàn)。

　　可否采用更高性?xún)r(jià)比的存儲(chǔ)介質(zhì)，實(shí)現(xiàn)全閃存級(jí)別的時(shí)延呢?新華三集團(tuán)(以下簡(jiǎn)稱(chēng)H3C)在2018年1月全面發(fā)布的閃存存儲(chǔ)產(chǎn)品Nimble(CS混合存儲(chǔ)+AF全閃存儲(chǔ))，正是從這個(gè)設(shè)計(jì)思路而來(lái)。

　　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(shí)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(shí)延，將業(yè)內(nèi)全閃存的時(shí)延標(biāo)準(zhǔn)大幅提升了5~10倍(業(yè)內(nèi)主流全閃存產(chǎn)品時(shí)延0.5ms~1ms不等)。但是更加令人震驚的是，Nimble的混合存儲(chǔ)可以以超高的性?xún)r(jià)比實(shí)現(xiàn)0.5ms的時(shí)延，達(dá)到業(yè)內(nèi)主流全閃存產(chǎn)品的時(shí)延標(biāo)準(zhǔn)!!!

　　Nimble系列

　　筆者剛剛得知這個(gè)消息的時(shí)候，內(nèi)心里其實(shí)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(jī)的情況下趕超全部由SSD組成的全閃存陣列的性能?

　　不過(guò)后來(lái)深入了解了其實(shí)現(xiàn)原理，筆者只能說(shuō)：至于你信不信，反正我信了!

　　采用NVDimm和硬盤(pán)順序化布局技術(shù)，全面優(yōu)化寫(xiě)性能

　　對(duì)于傳統(tǒng)混合陣列而言，有兩個(gè)隨機(jī)寫(xiě)的瓶頸點(diǎn)一直沒(méi)有得到有效的解決：

　　HDD的隨機(jī)寫(xiě)入性能有限(最好的HDD隨機(jī)性能只有200IOPS/塊，時(shí)延6ms以上)，無(wú)法很快的將DRAM的數(shù)據(jù)下刷到HDD，導(dǎo)致DRAM很快被寫(xiě)滿(mǎn)。一旦DRAM被寫(xiě)滿(mǎn)，那存儲(chǔ)系統(tǒng)的性能完全則受限于硬盤(pán)的數(shù)量。但即使加再多HDD提升IOPS，也仍然無(wú)法提升時(shí)延的表現(xiàn);

　　快照、重刪、壓縮等已經(jīng)是當(dāng)前存儲(chǔ)界的標(biāo)準(zhǔn)軟件功能，但絕大多數(shù)傳統(tǒng)陣列開(kāi)啟重刪、壓縮功能時(shí)，都會(huì)嚴(yán)重的影響業(yè)務(wù)性能表現(xiàn)。部分產(chǎn)品開(kāi)啟這些高級(jí)功能后，甚至?xí)�衰減60%以上的性能，結(jié)果是這些炫目的企業(yè)級(jí)高級(jí)功能只可遠(yuǎn)觀不可褻玩焉，實(shí)在是令人痛心!

　　Nimble針對(duì)這個(gè)痛點(diǎn)，創(chuàng)新型的實(shí)現(xiàn)了HDD的隨機(jī)寫(xiě)入順序化技術(shù)(Sequential Layout，以下簡(jiǎn)稱(chēng)SL)，可以使得每塊HDD的性能表現(xiàn)由隨機(jī)的200IOPS飆升到數(shù)萬(wàn)，提升足足100倍之多，如果說(shuō)DRAM是一個(gè)水池，以往的HDD是一根又一根的小水管的話(huà)，那使用SL技術(shù)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(xiě)入到后端，從而避免了DRAM被寫(xiě)滿(mǎn)。因此，SL結(jié)合NVDimm技術(shù)，使得Nimble混合存儲(chǔ)的隨機(jī)寫(xiě)入可以達(dá)成全閃存的性能及時(shí)延。

　　同時(shí)，Nimble的重刪、壓縮、快照等高級(jí)功能都是由額外專(zhuān)屬的CPU和DRAM在存儲(chǔ)內(nèi)部進(jìn)行，無(wú)需占用對(duì)前端服務(wù)器提供性能的DRAM和CPU資源，因此，Nimble可以做到開(kāi)啟重刪、壓縮等功能，性能零衰減!

　　采用熱點(diǎn)數(shù)據(jù)智能表技術(shù)，全面提升讀性能

　　同樣的，對(duì)于傳統(tǒng)混合陣列而言，隨機(jī)讀的瓶頸點(diǎn)也一直沒(méi)有得到有效的解決：如上所述，HDD的隨機(jī)讀寫(xiě)性能有限，因此絕大多數(shù)廠商提供了SSD Cache二級(jí)緩存技術(shù)，以求提升讀的性能。但是無(wú)奈，大部分的SSD Cache設(shè)計(jì)原理是這樣的：將新數(shù)據(jù)直接寫(xiě)入普通HDD介質(zhì)，待某數(shù)據(jù)被連續(xù)訪(fǎng)問(wèn)若干次后，以數(shù)小時(shí)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(gè)致命的問(wèn)題，就是機(jī)器學(xué)習(xí)是有滯后性的!現(xiàn)在這個(gè)時(shí)代熱點(diǎn)數(shù)據(jù)幾乎幾小時(shí)一變，被動(dòng)的響應(yīng)已經(jīng)無(wú)法滿(mǎn)足業(yè)務(wù)的需求，實(shí)際統(tǒng)計(jì)來(lái)看，即使業(yè)內(nèi)領(lǐng)先的SSD Cache技術(shù)的命中率，也不過(guò)30%而已，我們需要一個(gè)可以第一時(shí)間以更高命中率響應(yīng)最新熱點(diǎn)的存儲(chǔ)技術(shù)!

　　Nimble針對(duì)這個(gè)痛點(diǎn)，創(chuàng)新型的實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)熱度表技術(shù)。與傳統(tǒng)陣列認(rèn)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(shí)，根據(jù)用戶(hù)選擇將20%~100%的新數(shù)據(jù)全部同步寫(xiě)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(shí)際統(tǒng)計(jì)來(lái)看，Nimble的SSD Cache技術(shù)顯著的提升了命中率至少一倍。

　　綜上，Nimble采用CASL技術(shù)后，顯著的提升了混合陣列的讀寫(xiě)性能，并大幅降低了時(shí)延，綜合表現(xiàn)，Nimble的混合存儲(chǔ)時(shí)延可以達(dá)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(jiǎn)、智”四大神技，本期我們對(duì)“快”字神技進(jìn)行了深入解讀，下期我們將帶來(lái)Nimble“穩(wěn)”字神技的解讀，敬請(qǐng)期待……