SandStone HyperCube 超融合一體機是全新英特爾® 至強® 可擴展平臺和杉巖數(shù)據(jù)™ 軟件定義存儲方案的完美結(jié)合，基于全新英特爾® 至強®可擴展平臺和英特爾® 固態(tài)盤 DC P4600 系列打造，為終端客戶提供了一站式高可靠和高性能的解決方案，并可顯著提高用戶業(yè)務(wù)性能，此外還可滿足用戶的可靠性以及 QoS （Quality of Service）需求。目前在政府、金融、運營商、教育、醫(yī)療等不同場景已經(jīng)進行了大范圍推廣和應(yīng)用，希望未來雙方能夠建立更深入的技術(shù)合作，為客戶帶來更領(lǐng)先的數(shù)據(jù)存儲產(chǎn)品與解決方案。”
背景
隨著大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)網(wǎng)等 IT 趨勢的融合發(fā)展，IT 基礎(chǔ)架構(gòu)正經(jīng)歷著向云計算演進的巨大技術(shù)變革，這也給存儲系統(tǒng)的 IOPS（Input/Output Operations Per Second）性能、擴展性、成本效益帶來了巨大壓力。在此背景下，能夠?qū)⒑诵拇鎯陀嬎愎δ苷系礁叨忍摂M化解決方案中的超融合基礎(chǔ)架構(gòu)（Hyper Converged Infrastructure, 簡稱 HCI），憑借著其在性能、可靠性、擴展性等方面的優(yōu)勢，得到了快速發(fā)展。基于超融合技術(shù)未來良好的發(fā)展前景，杉巖數(shù)據(jù)™ 超融合一體機 SandStone HyperCube 應(yīng)運而生。SandStone HyperCube 基于全新英特爾® 至強® 可擴展平臺，預(yù)集成杉巖數(shù)據(jù)™ 自主研發(fā)的分布式統(tǒng)一存儲平臺 SandStone USP（Unified Storage Platform）以及虛擬化平臺軟件，可幫助行業(yè)客戶快速構(gòu)建云數(shù)據(jù)中心，降低 IT 建設(shè)復(fù)雜性和總體擁有成本（Total Cost of Ownership, TCO），提升業(yè)務(wù)交付的靈活性。
打造高性能超融合一體機面臨的挑戰(zhàn)
雖然業(yè)界普遍認為超融合架構(gòu)是未來信息化基礎(chǔ)設(shè)施構(gòu)建的優(yōu)先發(fā)展方向，對于企業(yè)業(yè)務(wù)的云化進程有著重要意義，但是杉巖數(shù)據(jù)™ 在研發(fā) SandStone HyperCube 高性能超融合一體機的過程中，發(fā)現(xiàn)其落地依然面臨著軟硬件最佳適配、如何進一步提升超融合一體機性能等諸多挑戰(zhàn)：1.如何實現(xiàn)軟硬件的最佳融合超融合架構(gòu)是硬件融合與軟件定義的結(jié)合，要想打造高性能、具有高靈活性、擴展性、性價比的超融合一體機，一方面需要計算、存儲等超融合硬件組件的融合、調(diào)整與優(yōu)化，為超融合一體機奠定堅實的硬件基礎(chǔ)。另一方面，軟件定義的超融合架構(gòu)也對軟件優(yōu)化提出了極高的要求，傳統(tǒng)的基于 SATA 接口的機械硬盤和固態(tài)盤開發(fā)的存儲軟件很難高效地發(fā)揮出基于NVMe（Non-Volatile Memory Express）協(xié)議的 PCIe SSD 等新一代存儲硬件的最大性能，這也是當(dāng)前存儲軟件架構(gòu)急需解決的問題。2.如何進一步提升超融合一體機的性能表現(xiàn)對于政府和金融等行業(yè)用戶來說，其關(guān)鍵業(yè)務(wù)應(yīng)用涉及到海量的數(shù)據(jù)吞吐，往往需要強大的 IOPS（Input/Output Operations Per Second）能力來確保業(yè)務(wù)快速、敏捷交付，這對于超融合一體機的性能提出了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。要提升其性能表現(xiàn)，不僅需要采用計算、存儲等硬件產(chǎn)品的最新創(chuàng)新成果，還需要對軟件進行持續(xù)的優(yōu)化，化解數(shù)據(jù)快速增長給存儲系統(tǒng)帶來的壓力。另外，在超融合的某些應(yīng)用場景中，業(yè)務(wù)高峰期的數(shù)據(jù)處理壓力將會對底層硬件平臺的處理能力提出巨大的考驗，比如桌面虛擬化（Virtual Desktop Infrastructure，簡稱VDI） 場景下，上百臺虛擬桌面的同時并發(fā)將給系統(tǒng)帶來巨大壓力，很容易產(chǎn)生 “啟動風(fēng)暴” 而造成桌面應(yīng)用卡頓。
搭載全新英特爾® 至強® 可擴展平臺和英特爾® 固態(tài)盤高性價比的超融合解決方案——SandStone HyperCube
該解決方案融合基于 NVMe 協(xié)議的固態(tài)盤和傳統(tǒng) SATA接口的機械盤，并能充分發(fā)揮計算和存儲的整體性能。
表1. SandStone HyperCube 一體機產(chǎn)品型號與規(guī)格
在硬件上，SandStone HyperCube 一體機搭載了全新英特爾® 至強® 可擴展平臺和英特爾® 固態(tài)盤 DC P4600 系列產(chǎn)品；在軟件上，方案底層采用杉巖自研的高性能分布式統(tǒng)一存儲平臺 SandStone USP，上層則開發(fā)了面向 NVMe 協(xié)議的固態(tài)盤的全新分布式客戶端緩存層，支持 Write back / Write through 兩種模式，通過熱點預(yù)測、隨機 IO 轉(zhuǎn)換為順序 IO、寫入合并等獨創(chuàng)技術(shù)，將基于 NVMe 協(xié)議的固態(tài)盤與基于 SATA 協(xié)議的固態(tài)盤結(jié)合構(gòu)成兩級緩存，將傳統(tǒng)機械硬盤作為主存，大幅提升讀寫性能。
圖1. SandStone HyperCube 軟件架構(gòu)示意圖
如圖 1 所示，杉巖數(shù)據(jù)™ 分布式客戶端緩存層位于 SDC（SandStone Data Client）模塊中，運行于計算資源層，使得熱點數(shù)據(jù)更靠近客戶虛擬機，訪問路徑更短，因此性能更高，同時緩存數(shù)據(jù)跨節(jié)點多副本冗余，保證了可靠性，節(jié)點間的數(shù)據(jù)復(fù)制采用獨立的網(wǎng)絡(luò)平面，支持 TCP / IP 與 RDMA 等多種網(wǎng)絡(luò)連接方式。另外，分布式客戶端緩存層不僅具有普通高性能Cache 的完整特性，還支持用戶業(yè)務(wù) IO 感知功能，可以識別虛擬機（Virtual Machine, 簡稱 VM）模板母卷或用戶配置的其他高優(yōu)先級卷，將關(guān)鍵業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)鎖定在緩存中，保證服務(wù)質(zhì)量，解決 VDI 場景 “啟動風(fēng)暴” 或業(yè)務(wù)高峰期存儲負載過大問題。存儲層則基于 SandStone USP，SandStone USP 是杉巖數(shù)據(jù)™ 自主研發(fā)的可橫向擴展的分布式統(tǒng)一存儲軟件，將所有節(jié)點中的 SSD 或 HDD 等存儲介質(zhì)抽象成資源池，為超融合的計算層或其他外部業(yè)務(wù)提供標(biāo)準(zhǔn)的塊、對象、文件訪問接口，且針對計算層中的虛擬化環(huán)境提供了完整的虛擬化基礎(chǔ)架構(gòu)支持和垂直優(yōu)化，為 SandStone HyperCube 超融合一體機提供堅實的存儲基礎(chǔ)。
英特爾® 至強® 可擴展平臺和英特爾® 固態(tài)盤 DC P4600 系列給SandStone HyperCube帶來的技術(shù)優(yōu)勢
1.硬件創(chuàng)新與軟件定義的完美融合，滿足關(guān)鍵應(yīng)用對于數(shù)據(jù)吞吐性能的苛刻需求受益于英特爾® 至強® 可擴展平臺和英特爾® 固態(tài)盤 DC P4600 系列的強大性能，以及在軟件方面的創(chuàng)新與優(yōu)化，SandStone HyperCube實現(xiàn)了性能上的大幅躍進，被證明可以滿足行業(yè)部分關(guān)鍵應(yīng)用對數(shù)據(jù)吞吐性能的需求。英特爾® 至強® 可擴展平臺為設(shè)計強大的數(shù)據(jù)中心平臺奠定了堅實基礎(chǔ)，可實現(xiàn)敏捷性和可擴展性的跨越式進步。這款創(chuàng)新的處理器采用了顛覆性設(shè)計，在平臺融合與計算、存儲、內(nèi)存、網(wǎng)絡(luò)和業(yè)務(wù)持續(xù)性等功能方面樹立了全新標(biāo)準(zhǔn)。在擁有多達 28核的英特爾® 至強® 可擴展平臺的英特爾® Mesh Architecture中，所有內(nèi)核共用末級高速緩存（LLC）、六個內(nèi)存通道和 48個 PCIe* 通道，支持訪問整個芯片的大量資源，提供動態(tài)可擴展性，同時不影響虛擬化等各種部署場景的性能。虛擬機可輕松擴展，全權(quán)訪問所有需要的共用板載資源。英特爾® 固態(tài)盤DC P4600 系列產(chǎn)品是為軟件定義云架構(gòu)（Software-Defined Cloud Infrastructure）量身打造的英特爾最新 3D NAND 固態(tài)盤產(chǎn)品，兼具高性能、大容量、高耐用和易管理等特點，滿足客戶在不同云場景下的工作負載需求。2.為客戶提供高性價比存儲通過使用標(biāo)準(zhǔn) x86 服務(wù)器構(gòu)建統(tǒng)一存儲資源池，SandStone HyperCube可以滿足虛擬化、郵件服務(wù)、中間件服務(wù)、非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)存儲、備份歸檔等多種應(yīng)用不同的存儲接口需求。存儲容量及性能可按需進行線性擴展，幫助企業(yè)用戶輕松應(yīng)對業(yè)務(wù)快速增長帶來的計算及存儲需求，無需一次性高成本投入，大幅降低 TCO。同時，用戶采用 SandStone HyperCube 超融合一體機后，能夠避免不同品牌硬件設(shè)備所帶來的部署、運維難題，降低系統(tǒng)管理難度，運營成本顯著降低。實現(xiàn)了高性能、可彈性擴展的 IT架構(gòu)，并且新的架構(gòu)可使其從容應(yīng)對未來業(yè)務(wù)不斷增加所帶來的計算與存儲資源需求，運維方面也極其簡單，通過統(tǒng)一界面即可管理不同客戶不同業(yè)務(wù)的虛擬機資源與存儲資源。
SandStone HyperCube性能驗證
為了驗證在配備新一代英特爾® 至強® 可擴展平臺及英特爾® 固態(tài)盤硬件之后的SandStone HyperCube 增強型一體機產(chǎn)品性能優(yōu)勢，進行以下對比測試。對照組的配置為上一代英特爾® 至強® E5-2600 v4 系列和英特爾® 固態(tài)盤 DC P3700 系列。測試采用 3 節(jié)點組成 HCI 集群，每節(jié)點NVMe 容量 3.2TB，HDD 盤總?cè)萘?32TB，每節(jié)點硬件配置如表 2。軟件則全部部署基于 SandStone HyperCube（V3.1.2）的解決方案。
表2. SandStone HyperCube性能測試節(jié)點配置
在具體測試中，在每個節(jié)點創(chuàng)建 10 個 VM，并為每個 VM 映射一個使用分布式客戶端緩存軟件加速后的邏輯卷，在每個 VM 中使用 fio 測試工具測試 4K 隨機讀寫（libaio & O_DIRECT， SingleThread & QueueDepth=16），計算所有VM 的 IOPS 總和與 Latency 平均值，測試結(jié)果如表 3：
表3. SandStone HyperCube 性能測試結(jié)果
測試結(jié)果證明，在配備了新一代英特爾® 至強® 可擴展平臺及英特爾® 固態(tài)盤 DC P4600 系列之后，SandStone HyperCube的性能相較于上一代平臺有了顯著提升：其中，小塊隨機寫性能（100% Write）提升 25% 以上，隨機讀性能（100%Read）提升 50% 以上，99.9% IO 延時（100% Write）降低45% 以上，大大提升了服務(wù)質(zhì)量。顯著提高用戶業(yè)務(wù)性能，并且滿足用戶的可靠性及 QoS 需求。
總結(jié)
面向不同業(yè)務(wù)環(huán)境的企業(yè)級存儲需求，基于全新英特爾® 至強® 可擴展平臺和英特爾® 固態(tài)盤 DC P4600 系列打造的超融合存儲解決方案 SandStone HyperCube，給用戶提供更高性能的存儲能力支撐，顯著提高用戶業(yè)務(wù)性能，并且滿足用戶的可靠性以及 QoS (Quality of Service） 需求。
文章摘自英特爾精英匯
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