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单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,#,全闪存阵列的设计与实测,专业存储领域领导品牌,1,全闪存阵列设计,目录,2,典型应用场景与实测案例,什么是闪存？,=,闪,存的出现：去除在线存储系统内唯一的机械部件,磁存储方式、机械臂,电,存储方式、芯片,闪存的显著优点,性能高,固态硬盘,I,ntel,DC S3610 400GB,SAS15K,希捷,ST300MP0005,SAS10K,希捷,ST1200MM0088,SAS7.2K,希捷,ST4000NM0033,4K,随机,IOPS,8.4w(,读,),2.5w(,写,),180,155,76,顺序读,MB/s,550(,读,),400(,写,),160233,108215,175,平均延迟,55,s(,R),66,s(W),2,ms+3.5ms,2.9,ms+3.5ms,4.16,ms+9ms,固态硬盘的随机,读写性能是传统磁盘的数百倍，延迟只有传统磁盘的一百至数,百分之一！,闪,存性能举例,45,万,IOPS,1536,块传统硬盘,过去需要,1536,块硬盘完成的,任务，在今天的全,闪存上只需要,20,块硬盘,！,闪,存的显著缺点,擦写寿命与写放大,擦写,寿命：,SLC,：典型擦写寿命,10,万次,MLC,：典型擦写寿命,1,万次,eMLC,：典型擦写,1.53,万次,注：当然根据制,程不同，,又略有区别,写入放大：,SSD,是以,1 page,（如,4K,）写入，而擦除则是以,block,（,128,*,4K,）为最小单位。,当发生数据更改时,，需要先擦除，而擦除,block,就需要将其中有效的,page,移动并写入到其他位置,，于是就,发生了写放大问题。,闪存的典型寿命举例,SATA,接口的耐磨度和最大容量：,Intel 3710,：,10DWPD,，,Max 1.2TB,Intel 3610,：,3DWPD,，,Max 1.6TB,Intel 3510,：,0.3DWPD,，,Max 1.6TB,三星,SM863,：,3.6DWPD,，,Max 1.92TB,三星,PM863,：,0.8DWPD,，,Max 3.84TB,高可靠领域：,10,*,1.2=12TB/,天,传统阵列中的二级读缓存,典型的全闪存阵列配盘,DWPD,(Disk Write Per Day,)(,全盘磁盘写,/,每天,),基于闪存的三种阵列,传统阵列,：,常见形态,传统,阵列,+,少量,SSD,盘，,SSD,盘用作二级缓存，提升性能。二级缓存以读居多。,混合阵列,：,常见,形态,闪存,+,机械硬盘混合的阵列，闪存、机械硬盘都用于存放数据。数据可在闪存及机械硬盘之间进行迁移。,全闪存阵列：,未来,的方向,只,采用闪存用作存储介质的阵列,。,闪,存的性能完全不同，,全闪存,阵列需要完全不同的硬件架构！,闪,存的特性,完全不同，,全闪存,阵列,需要,完全不同的,软件处理方式,！,关于全闪存阵列的不同设计思路（,EMC,）,关键字：,横向扩展节点（不是最强的）,0.5ms,的延迟,（不是最强的,）,采用,XDP,与重删，提高利用率,采用,eMLC,降低成本,注,重,性能与功能的平衡,基本单元,1,个,UPS,2,个控制器,1,个磁盘框,关于全闪存阵列的,不同设计思路（,IBM,）,关键字：,特殊设计的硬件，,追求极致性能,，,如,4,模块,200,万,4K,随机,IOPS,低于,200,s,的延迟,基本没有高级特性,借助,SVC,等实现高级特性,全闪存阵列的,不同设计思路,（华为）,关键字：,采用,传统双控存储硬件,不横向扩展、只纵向扩展,宣传最大,IOPS 60,万，延迟,0.5,毫秒,功能特性丰富,宏杉全闪存阵列的设计思路,闪,存的性能完全不同,，因此，,全闪存阵列,需要完全不同的硬件架构！,闪,存特性完全不同,，因此，,全,闪存,阵列,需要完全不同的,软件处理方式,！,硬件架构优化,横向扩展设计,引擎处理能力设计,硬盘通道设计,软件架构优化,全局磨损平衡,写入优化,性能与功能的平衡,MS7000AF,横向扩展硬件架构,控制矩阵（,8,引擎扩展）,SSD,SSD,SSD,SSD,SSD,SSD,SSD,SSD,SSD,SSD,SSD,SSD,SSD,SSD,SSD,SSD,SSD,SSD,SSD,SSD,SSD,SSD,SSD,SSD,SSD,硬盘通道,10,核,20,线程,10,核,20,线程,10,核,20,线程,10,核,20,线程,1.5TB,高速缓存,主机,通道,横向扩展：,通过控制矩阵，可横向扩展至,8,个控制,引擎（,PCIE3.0,或,40Gb/100Gb,低延迟以太网）；,纵向扩展：,多个独立的,384Gb,通道扩展,6,个硬盘框（,SAS3.0,）；,主打高性能,单,引擎处理能力,SSD,SSD,SSD,SSD,SSD,SSD,SSD,SSD,SSD,SSD,SSD,SSD,SSD,SSD,SSD,SSD,SSD,SSD,SSD,SSD,SSD,SSD,SSD,SSD,SSD,硬盘通道,10,核,20,线程,10,核,20,线程,10,核,20,线程,10,核,20,线程,1.5TB,高速缓存,主机,通道,80,CPU,线程的处理能力,1.5TB,高速缓存,384Gb,交换带宽,/25,盘,30W,IOPS/25,盘,硬盘,通道设计,全新设计的硬盘通道，确保吞吐性能，是传统存储的,4,倍以上,传统,SAS,架构：,采用,24Gb SAS2.0,或,4Gb FC,连续；,每个硬盘柜,2,条链路上行，,2,条链路向后端纵向扩展；,宏杉,SSD,架构：,采用,48Gb SAS3.0,连,接,；,每个硬盘,柜,8,条,链路上行,，不纵向扩展；,每个硬盘柜,25,盘，每,6,个,SSD,独享,2,条,48Gb SAS3.0,通道,前端总线,CPU,CPU,后端总线,前端总线,CPU,CPU,后端总线,SAS,SAS,SAS,SAS,SAS,SAS,SAS,SAS,SAS,SAS,硬盘柜,纵向继续扩展,传统,SAS,架构,24Gb SAS2.0/4Gb FC,48Gb SAS3.0,X2,前端总线,CPU,CPU,后端总线,前端总线,CPU,CPU,后端总线,SAS,SAS,SAS,SAS,SAS,SAS,SAS,SAS,SAS,SAS,硬盘柜,不纵向扩展,SSD,架构,X8,瓶颈,瓶颈,全局磨损平衡,基于,Cell,的,RAID3.0 AF,技术,全局磨损平衡：,CRAID3.0,将硬盘分块并打散到所有硬盘，实现全局硬盘磨损平衡,；,写入优化,重写软件代码，减少数据回读，满条带刷盘，,RAID5,写入放大控制在,1.6,倍左右；,同等业务条件下，采用,RAID10,可以更有效,减少回读，提升,IO,效率。,实际测试,MS7000AF,配置,1,个,SSU,配置,25,块盘,4,组,6,块盘,RAID10/1,块全局热备盘,性能,延时低于,1ms,，混合,IOPs,（,70%,读,+30%,写，,8KB,全随机）,30,万（,1,个,SSU,）,性能与,功能,的,平衡,生产卷,双活,卷,主机,B,存储引擎,A,存储引擎,B,虚拟卷,数据,中心,A,40GE/RDMA,灾备卷,存储引擎,A,数据,中心,C,数据,中心,B,GE/10GE,复制,快照,镜像,自动精简,双活,工作模式可选择,性能模式：去除复制、快照等高级特性，缩短,IO,路径，提供极致,性能；,提供,“功能模式”可供选择，在功能模式下，提供足够的性能，同时保留快照、复制等高级特性,；,MS7000AF,规格,项目描述,MS7000AF,架构,多引擎架构，支持,1-8,个引擎横向扩展,处理器（每引擎）,2,*,2,路,Intel,多核处理器,最大缓存能力（每引擎）,1.5TB,硬盘,柜扩展能力（每引擎）,6,（,每硬盘,柜,25,盘位）,硬盘,柜接口（每磁盘柜）,8*4*12GbSAS,接口,IO,模块类型,8Gb/s FC,模块、,16,Gb/s,FC,模块,10,Gb/s iSCSI,模块、,40,Gb/s,iSCSI,模块,IOPS（,每引擎）,300,000,（,8K,全随机，,70%,读,+30%,写混合）,延迟,1,ms,对比,EMC XtremIO 4.0,1,、测试模型：,70,%,读,+30%,写，,8KB,全,随机,2,、,EMC,数据为官网标称数据，宏杉为实验室实测数据,宏杉,MS7000+,SSU,宏杉,MS7000+,SSU,宏杉,MS7000+,SSU,宏杉,MS7000+,SSU,宏杉,MS7000+,SSU,EMC,Starter X-Brick,EMC,1 X-Brick,SSD,盘数量,24,（可扩展至,50,）,12,24,12,24,15,（可扩展至,25,）,25,Rack,Space,7U,（,9U,）,7U,7U,7U,7U,6U,6U,性能（,8K,全随机，,70%,读,+30%,写）,300K,100K,200K,60K,120K,150K,150K,平均延时,0.9ms,0.5ms,0.5ms,0.5ms,0.5ms,0.5ms,0.5ms,最大带宽,6GB/s,6GB/s,6GB/s,6GB/s,6GB/s,3GB/s,3GB/s,RAID,类型,10,10,10,5,5,XDP,XDP,1,全闪存阵列设计,目录,2,典型应用场景与实测案例,闪存的,典型,应用场景,1,2,3,4,索引,数据,仓库,OLTP,VDI,随机,顺序,读取密集型,写入,密集型,索引,维护索引以实现更快的数据访问,在数据库上运行以加快查询数据块的定位,数据仓库,存储的数据用于创建报告或者获取商业智能,用于数据挖掘、分析、假设检验、建模,OLTP,零售、金融等面向交易应用,如果数据无法访问或者访问速度缓慢，业务可能会受到影响的应用,在使用高峰期间，客户体验可能会受到影响的应用,VDI,在集中式服务器的虚拟机上承载桌面操作系统,实现黄金映像的快速检索,存在启动风暴、写入分配和延迟等问题,闪存的最佳应用：,交易性、密集,IO,的工作负载,实测案例：数据库加速（,某,集团）,测试环境,业务软件：用友,NC,系统报表处理,数据库：,Oracle 12,小机：,Power 840/AIX 7.1,厂商,存储阵列,任务耗时间,原有存储系统,原有混合阵列,01:03:40,IBM,测试存储,FlashSystem 840,；,20TB,；,00:44:36,宏杉测试存储,MS7000AF,；,20,*,400GB SSD,00:42:49,IBM,原有传统阵列,宏杉,宏杉科技,MS7000AF,实测试性能优于,IBM FS840,实测案例：服务器虚拟化（,某,银行）,测试环境,平台软件：,VMware5.1/SUSE/DD,服务器：,4,台,Dell R720,测试方法,1,、,4,台物理机，每台物理机内创建,1,台虚拟机（,SUSE,）；,2,、,4,台虚拟机中同时运行,DD,脚本读写数据，块大小,1K1638K,测试结果,记录每一个数据块下，存储的读写性能；,厂商,存储阵列,IBM,FlashSystem 900,；,21TB,；,宏杉,MS7000AF,；,25,*,400GB SSD,宏杉科技,MS7000AF,实测试性能优于,IBM FS900,MB/s,
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