软件定义存储时代:CPU 制约融合架构的发展

日期: 2016-10-10 作者:蒋红冰 来源:TechTarget中国

“超融合技术解决了以往传统硬件、软件复杂的选型过程,简化了厂商服务用户的中间环节,加快了新一代数据中心的实现,具有明确的市场应用前景,引发了厂商与用户的极大兴趣,超融合技术与应用因此迎来蓬勃的发展,”华云网际的创始人兼CEO游峰在2016中国超融合技术论坛上如说。

诚然,超融合基础设施因为快速的部署,便捷的管理而为企业所青睐。那么,超融合架构在中国的发展程度又怎样?

中国市场:融合架构稳步增长

超融合这一概念,起源于如谷歌、亚马逊、Facebook这样的大型互联网企业,他们拥有超大型的数据中心,为了便于管理,这些互联网企业通过自身强大软件能实现了对存储、网络和计算能力的需求;并通过X86标准化硬件实现各种数据中心资源的整合。由此,产生了超融合这种新型的数据架构。

回顾过去六年中超融合的发展进程,我们看到了国外厂商Nutanix、VMware VSAN超融合技术在中国市场的积极推进,也看到国内融合架构的崛起,如华为FusionCube、联想HX、新华三UIS、南大通用InfiniData、ZStack的新型IaaS技术,以及华云网际的裸金属性能ServerSAN技术。不可否认,中国的超融合市场正迈着坚实的步伐前进着。

另外,根据IDC调查显示,2015年中国超融合市场规模超8千万美元;到2019年,该数字将实现近10倍增长,达到近6亿美元。如此巨大的超融合增长价值,也预示着超整合架构在企业中的应用还存在一定的问题。

那么,是什么阻碍了超融合技术的发展呢?对于这一问题,可能是仁者见仁,智者见智——不同的服务提供商有着不同的见解。

软件定义存储时代:制约融合架构的瓶颈在于CPU

众所周知,软件定义存储是超融合架构中必不可少的一部分。软件定义存储的性能决定了超融合系统能否真正被企业用户所接受。

北京华云网际是一家专注于高效IT基础架构的基础软件提供商,具有强大的研发团队和,多年的存储和云计算行业开发经验。之所以会自主创业,创立华云网际,其CEO游峰表示,一是因为存储成本一直居高不下,给企业造成不小的负担;二是,国内存储行业存在空白——基于这两个原因,华云网际一直以解决客户核心需求为己任,为用户提供简单高效的IT基础架构。

在华云网际看来,存储发展至今经历了三个时代。首先是阵列时代:数据量偏小在TB级别,硬盘速度较慢——这一时代的发展重点是缓存技术,通过缓存加速存储的读和写;其次是分布式时代:数据量增大在PB级别,但仍采用旧时代的较慢的磁盘——这个时代已经摒弃了缓存技术,采用IO技术并行处理数据;第三个时代,也就是今天,企业进入到了Flash闪存时代:磁盘已经不再是问题,但CPU的性能成了问题。

云网际联合创始人王劲凯表示,“我们认为软件定义存储的性能应该跟你硬件的性能几乎完全一致,它不带来任何硬件性能的衰减。大家都知道软件定义存储在过去的很多年人们都有一个观认知,就是它很慢,其实是慢在软件上。”

CPU和存储软件落后于Flash,使其成为了制约融合基础架构的发展的瓶颈。面对此种问题华云网际是怎么做的。

裸金属架构OS-bypass:让企业绕过CPU瓶颈问题

在Flash时代,硬件访问、任务调度 、事件处理以及多核同步都较缓慢,且不适合Flash时代的需求 ,因此华云网际给企业提供了OS-bypass的裸金属架构,把存储系统的整个架构在裸金属上重新实现,帮助企业绕过这些难题。

 硬件访问:基于英特尔提供的DPDK/SPDK,Mellanox的RDMA技术,可以不需要经过操作系统,直接访问硬件设施。

 任务调度:过去在高并发情况下,大多数人会采用多线程的机制。但数百并发时会变得比较困难。华云网际引入了协调技术——通过任务之间协作来分析自己的时间片,每个任务处理完之后自动放弃时间片,而不是通过操作系统强制放弃时间片。

 事件处理:过去操作系统的运行都很标准,且与时间有关,包括硬件系统的时钟中断,这样做并不高效。对此,华云网际采用了polling技术,消除了时间延期的问题。

 多核同步:现在CPU的核数越来越多,过去编程时,开发人员会采用所谓生产者、消费者模型,通过线程用处理任务——这一模型在今天已经不再适用。因为多核同步并不是高效的方案,在核与核之间同步数据的情况下,NUMA问题很严重,同时锁互斥问题也会变得越发严重。解决这个问题,通常做法是使用无锁队列,但华云网际并没有这样做,而是采用单个核,每个CPU的核从他接受到任务,到完成任务中间不再任何跳转。

通过解决这些问题,华云网际使每个IO压缩至了6微秒;每个Fusionstor节点可达200万IPOS;延迟时间降低至500微秒左右。此外,华云网际还给企业提供了自主研发的软件定义存储架构——基于无数据的架构。通过这一架构,企业可以根据不同的新需求,配置不同的策略来处理数据。

结语

融合架构在企业中的应用才刚刚兴起,软件能否更好地定义存储,还是需要服务服务商的努力,也需要企业的不断验证。

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蒋红冰
蒋红冰

TechTarget云计算主编,主要负责云计算和虚拟化网站的内容建设。长期专注于IT前沿技术,对云计算、虚拟化、人工智能、区块链等技术都有了解;对行业趋势、市场动态有一定的洞察。

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