去年5月份，華為正式推出其***一代融合存儲(chǔ)OceanStor V3系列產(chǎn)品，自上市以來(lái)，該融合存儲(chǔ)產(chǎn)品就獲得了大量關(guān)注，憑借其五大融合特性成為業(yè)界的焦點(diǎn)，并且短時(shí)間內(nèi)獲得了巨大的市場(chǎng)成功，在金融、政府、媒資、能源、制造等諸多行業(yè)得到廣泛部署和使用。近日，華為又宣布其OceanStor 5500 V3產(chǎn)品在SPC-1測(cè)試中獲得了10萬(wàn)IOPS性能測(cè)試成績(jī)，取得如此出色成績(jī)背后離不開(kāi)其在硬件架構(gòu)、軟件功能以及優(yōu)化算法方面強(qiáng)大特性，OceanStor 5500 V3也一舉將當(dāng)前中小企業(yè)市場(chǎng)的存儲(chǔ)水準(zhǔn)提升到新的高度。

5500 V3：SPC-1性能測(cè)試突破10萬(wàn) IOPS

存儲(chǔ)性能是衡量存儲(chǔ)系統(tǒng)優(yōu)劣的一個(gè)重要指標(biāo)，它直接決定了存儲(chǔ)系統(tǒng)處理業(yè)務(wù)的能力。在存儲(chǔ)業(yè)界中，存儲(chǔ)性能委員會(huì)(Storage Performance Council，簡(jiǎn)稱SPC)的SPC-1和SPC-2兩大SAN性能基準(zhǔn)測(cè)試被廣大廠商和用戶所認(rèn)可，其對(duì)外公布的客觀、權(quán)威、公正的性能數(shù)據(jù)是客戶采購(gòu)的重要參考數(shù)據(jù)。華為OceanStor 5500 V3在本次SPC-1測(cè)試中取得了10萬(wàn)IOPS的性能，創(chuàng)造了中端存儲(chǔ)在性能方面的新記錄。

根據(jù)華為介紹，本次測(cè)試的產(chǎn)品是華為OceanStor 5500V3，配置為雙控制器，384塊2.5寸10K的SAS磁盤，每個(gè)控制器擁有48Gb內(nèi)存，在整個(gè)SPC-1存儲(chǔ)測(cè)試中并未使用到SSD，最終5500 V3獲得了SPC的10萬(wàn)IOPS和時(shí)延為7.82ms的性能認(rèn)證。SPC主席Walter先生現(xiàn)場(chǎng)見(jiàn)證和檢驗(yàn)了華為OceanStor 5500V3的測(cè)試環(huán)境與測(cè)試結(jié)果。

華為存儲(chǔ)專家表示：“SPC-1測(cè)試主要針對(duì)隨機(jī)小IO快速響應(yīng)的應(yīng)用場(chǎng)景，主要用來(lái)度量SAN陣列在OLTP、Database以及Email三種應(yīng)用場(chǎng)景下的性能表現(xiàn)。”SPC-1作為SPC基準(zhǔn)組織制定的、全球權(quán)威、業(yè)界廣泛認(rèn)可的SAN性能測(cè)試基準(zhǔn)，對(duì)存儲(chǔ)系統(tǒng)的IOPS性能進(jìn)行認(rèn)證，并且要求時(shí)延小于30ms。“SPC基準(zhǔn)測(cè)試能夠牽引廠商產(chǎn)品性能提升，并且對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)規(guī)范化有一定參考作用，同時(shí)還是提升產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力和品牌影響力的良好途徑，也是用戶在競(jìng)標(biāo)過(guò)程中重要的參考因素。”

毫無(wú)疑問(wèn)，華為OceanStor 5500 V3存儲(chǔ)產(chǎn)品突破10萬(wàn)IOPS的性能測(cè)試結(jié)果意味著中端存儲(chǔ)開(kāi)始買入到新的水準(zhǔn)高度，這背后離不開(kāi)華為在OceanStor V3系列存儲(chǔ)的硬件架構(gòu)、軟件功能以及優(yōu)化算法等方面做出的突破性創(chuàng)新。

出色的硬件架構(gòu)

眾所周知，衡量一款存儲(chǔ)系統(tǒng)的優(yōu)劣有很大一部分因素在于其硬件架構(gòu)，這點(diǎn)在過(guò)去的高端存儲(chǔ)領(lǐng)域顯得尤為明顯。而和以往不同的是，硬件架構(gòu)也開(kāi)始對(duì)中端存儲(chǔ)產(chǎn)品產(chǎn)生決定性的影響，過(guò)去傳統(tǒng)基于縱向擴(kuò)展的雙控硬件架構(gòu)的存儲(chǔ)系統(tǒng)已經(jīng)在市場(chǎng)中逐漸失去活力和用戶的青睞。尤其是在中端存儲(chǔ)領(lǐng)域，具有橫向擴(kuò)展能力、靈活的硬件架構(gòu)已經(jīng)成為中端存儲(chǔ)的發(fā)展趨勢(shì)，而華為OceanStor 5500 V3就是具有一款橫向擴(kuò)展能力的典型產(chǎn)品，其在硬件架構(gòu)層面上的創(chuàng)新打破了過(guò)去中端存儲(chǔ)固定在雙控模式上的思路。

圖一：華為OceanStor V3系列存儲(chǔ)擁有出色的硬件架構(gòu)。

華為OceanStor V3融合存儲(chǔ)是具有靈活擴(kuò)展特性的存儲(chǔ)系統(tǒng)，采用了IP互聯(lián)架構(gòu)設(shè)計(jì)，存儲(chǔ)引擎間通過(guò)10Gb以太網(wǎng)交換機(jī)進(jìn)行業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)交換和鏡像通道。據(jù)悉，華為OceanStor V3融合存儲(chǔ)***支持4個(gè)引擎，每個(gè)引擎包括兩個(gè)控制器，控制器之間采用PCI-E 3.0背板互聯(lián)設(shè)計(jì)，由8通道PCI-E 3.0組成雙控之間的高速鏡像通道。

圖二：華為OceanStor V3雙控之間采用PCI-E 3.0高速互聯(lián)。

華為OceanStor V3系列融合存儲(chǔ)在集群模式下組網(wǎng)具有兩種方式，即交換組網(wǎng)和直連組網(wǎng)。在交換組網(wǎng)的模式下，多個(gè)V3控制框之間通過(guò)10Gb以太網(wǎng)連接兩個(gè)冗余的數(shù)據(jù)交換機(jī)Data Switch進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，這種模式最多可支持4個(gè)引擎，即八個(gè)控制器，像這種IP Scale-Out的擴(kuò)展方式基于優(yōu)化的iWARP協(xié)議，可直接采用RDMA技術(shù)解決以太網(wǎng)延遲高的問(wèn)題，同時(shí)釋放CPU資源;而直連組網(wǎng)模式則是一個(gè)網(wǎng)卡上兩個(gè)網(wǎng)口分別連接到另一個(gè)引擎的控制器，這種模式最多可支持2個(gè)引擎，即4個(gè)控制器。

圖三：華為OceanStor V3多控組網(wǎng)方式，最多可擴(kuò)展到八個(gè)控制器，像OceanStor 5500 V3這樣的中端存儲(chǔ)能夠做到多控?cái)U(kuò)展，的確是給中端存儲(chǔ)帶來(lái)了革命性的變化。

除此之外，華為OceanStor 5500 V3能夠在只用傳統(tǒng)SAS磁盤、不用SSD的情況下實(shí)現(xiàn)10萬(wàn)IOPS的突破也跟其采用了***一代存儲(chǔ)硬件密不可分。華為統(tǒng)一存儲(chǔ)產(chǎn)品專家董浩表示：“OceanStor V3采用了領(lǐng)先一代的存儲(chǔ)硬件，包括英特爾***一代的六核處理器、內(nèi)部采用PCI-E 3.0總線、12Gb的SAS硬盤接口等。此外，自研的智能接口卡實(shí)現(xiàn)了協(xié)議和業(yè)務(wù)處理的硬件卸載，減少IO對(duì)控制器CPU消耗，有效地提升了存儲(chǔ)系統(tǒng)的性能。”

功能強(qiáng)大的軟件架構(gòu)體系

事實(shí)上，對(duì)于存儲(chǔ)系統(tǒng)而言，在經(jīng)歷了一個(gè)硬件比拼的時(shí)代后，早已步入到軟件決定競(jìng)爭(zhēng)成敗的新時(shí)代。過(guò)去中端存儲(chǔ)往往是簡(jiǎn)單比較容量、性能等參數(shù)指標(biāo)，而隨著越來(lái)越多高端存儲(chǔ)軟件功能下移，中端存儲(chǔ)系統(tǒng)在軟件架構(gòu)以及軟件功能方面的競(jìng)爭(zhēng)力顯得異常重要。當(dāng)前市場(chǎng)上很多傳統(tǒng)的中端存儲(chǔ)系統(tǒng)在軟件層面存在著歷史包袱過(guò)重，軟件架構(gòu)和功能簡(jiǎn)單堆疊等突出問(wèn)題，直接后果就是軟件堆棧過(guò)于復(fù)雜，嚴(yán)重影響了存儲(chǔ)系統(tǒng)的整體性能和用戶體驗(yàn)。華為OceanStor V3通過(guò)統(tǒng)一的存儲(chǔ)操作系統(tǒng)OceanStor OS進(jìn)行構(gòu)建，包括存儲(chǔ)系統(tǒng)端軟件、維護(hù)終端軟件和應(yīng)用服務(wù)器端軟件，這三部分軟件緊密配合，從在軟件層***限度發(fā)揮存儲(chǔ)系統(tǒng)的性能與效率。

圖四：華為OceanStor V3軟件架構(gòu)示意圖。

在基于OceanStor OS的統(tǒng)一操作系統(tǒng)下，華為的一些軟件功能架構(gòu)充分實(shí)現(xiàn)了性能的關(guān)鍵性突破。比如RAID 2.0+軟件架構(gòu)，與OceanStor V3存儲(chǔ)系統(tǒng)可謂是天然結(jié)合，徹底改變了過(guò)去傳統(tǒng)中低端存儲(chǔ)的RAID方式，極大提升了數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和重構(gòu)的速度。

圖五：華為OceanStor RAID 2.0+塊虛擬化技術(shù)。

OceanStor V3通過(guò)RAID 2.0+塊虛擬化技術(shù)將存儲(chǔ)系統(tǒng)中每一塊硬盤都進(jìn)行細(xì)顆粒度的數(shù)據(jù)塊切分，然后通過(guò)細(xì)顆粒的數(shù)據(jù)塊構(gòu)建各種RAID組，這種分布式、打散化的方式能夠讓數(shù)據(jù)均勻分布到存儲(chǔ)池的所有硬盤上，大幅提升了存儲(chǔ)資源的管理效率。在數(shù)據(jù)重構(gòu)方面，眾所周知，傳統(tǒng)硬盤重構(gòu)的瓶頸主要是在熱備盤，所有成員盤將所有數(shù)據(jù)讀出之后全部寫入到熱備盤，這種方式?jīng)Q定于熱備盤的寫帶寬速度，猶豫機(jī)械硬盤的物理限制，這種多對(duì)一的重構(gòu)存在熱點(diǎn)、重構(gòu)時(shí)間長(zhǎng)等缺點(diǎn)。而OceanStor V3的RAID 2.0+技術(shù)則是分布式、均勻負(fù)載的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方式，所有在數(shù)據(jù)重構(gòu)之時(shí)，也是多對(duì)多的重構(gòu)，大幅縮短數(shù)據(jù)重構(gòu)時(shí)間(1T數(shù)據(jù)重構(gòu)僅30分鐘，為業(yè)界普遍10小時(shí)的20倍速度)。

圖六：OceanStor的Cache分層設(shè)計(jì)，大幅提升Cache存取效率。

華為OceanStor的Cache分層設(shè)計(jì)讓一層Cache靠近主機(jī)應(yīng)用側(cè)，用于緩存用戶熱點(diǎn)數(shù)據(jù)并感知應(yīng)用，從而提供靈活的預(yù)取策略;二層Cache額靠近盤端，提供元數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)緩存，實(shí)現(xiàn)寫數(shù)據(jù)的聚合及排序，保證高效的系統(tǒng)刷盤。此外，像SmartPartition緩存優(yōu)化技術(shù)可以通過(guò)對(duì)系統(tǒng)核心資源的分區(qū)，保證關(guān)鍵應(yīng)用的性能。管理員可以針對(duì)不同的應(yīng)用配置不同大小的緩存分區(qū)，系統(tǒng)將保證該分區(qū)中的緩存資源被該應(yīng)用獨(dú)占，并根據(jù)業(yè)務(wù)實(shí)際情況實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)調(diào)配不同分區(qū)中的前后端并發(fā)，從而保證位于該分區(qū)的應(yīng)用性能。SmartTier自動(dòng)分級(jí)技術(shù)則能夠幫助用戶在合適時(shí)間將合適數(shù)據(jù)放置在合適的存儲(chǔ)介質(zhì)上，可以設(shè)置為高、中、低三個(gè)檔次的遷移速度，很好地滿足用戶在分級(jí)方面的存儲(chǔ)需求。

這些僅僅是華為OceanStor OS操作系統(tǒng)中的部分軟件功能，在出色的硬件架構(gòu)基礎(chǔ)上，華為存儲(chǔ)強(qiáng)大的軟件架構(gòu)和功能能夠讓硬件更加充分的發(fā)揮性能優(yōu)勢(shì)。像華為OceanStor 5500 V3這樣的中低端存儲(chǔ)產(chǎn)品同樣擁有強(qiáng)大的軟件架構(gòu)體系和功能，突破10萬(wàn)IOPS的記錄也就“不足為奇”了。

核心優(yōu)化算法：精、準(zhǔn)、快

與過(guò)去采用非標(biāo)準(zhǔn)化的硬件不同，存儲(chǔ)系統(tǒng)在幾年前就開(kāi)始邁入X86標(biāo)準(zhǔn)化硬件的時(shí)代，英特爾多核處理器成為存儲(chǔ)系統(tǒng)控制器中的***。自此，存儲(chǔ)系統(tǒng)也進(jìn)入了多核時(shí)代，針對(duì)英特爾多核處理器優(yōu)化也必然成為存儲(chǔ)系統(tǒng)發(fā)展的趨勢(shì)。從市場(chǎng)上看，主流存儲(chǔ)廠商無(wú)一例外都非常看重針對(duì)英特爾多核處理器的優(yōu)化工作，因?yàn)榇鎯?chǔ)系統(tǒng)的硬件更新帶來(lái)了高性能，但是沒(méi)有優(yōu)秀的算法和優(yōu)化技術(shù)，高性能并不意味著能夠做到低延遲，延遲如果過(guò)高，同樣將嚴(yán)重影響到存儲(chǔ)系統(tǒng)的整體性能和效率，幾乎等同于在浪費(fèi)性能出色的硬件資源。華為OceanStor V3系列存儲(chǔ)格外重視對(duì)英特爾多核處理器的優(yōu)化，在并行處理、高效內(nèi)存訪問(wèn)、負(fù)載均衡等方面進(jìn)行了全面的優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)了核心優(yōu)化算法的精、準(zhǔn)、快。像OceanStor 5500 V3能夠在10萬(wàn)IOPS的性能情況下將時(shí)延控制在8ms以內(nèi)，華為的核心優(yōu)化算法可謂是功不可沒(méi)。

“英特爾CPU發(fā)展趨勢(shì)就是多核多線程，因此程序設(shè)計(jì)就面臨著任務(wù)調(diào)度均衡問(wèn)題，程序并行度，CPU Cache失效等問(wèn)題，這需要存儲(chǔ)系統(tǒng)在關(guān)鍵算法方面提升并行處理能力、硬件處理能力以及內(nèi)存訪問(wèn)效率。”董浩表示道。

圖七：華為OceanStor V3采用的高性能IO調(diào)度算法。

華為的IO調(diào)度算法在統(tǒng)一的IO調(diào)度框架中，讓每個(gè)調(diào)度線程綁定固定的CPU核心，減少CPU之前切換帶來(lái)的延遲影響，降低線程調(diào)度開(kāi)銷，實(shí)現(xiàn)高效內(nèi)存的訪問(wèn)和核間動(dòng)態(tài)負(fù)載均衡，獨(dú)特的IO流程異步化及免鎖設(shè)計(jì)保證了多核效率及系統(tǒng)的高可擴(kuò)展性。資源控制算法通過(guò)每個(gè)LUN可使用Cache的額度管理、并發(fā)和CPU調(diào)度管控，降低性能波動(dòng)，保證IO均衡平穩(wěn)運(yùn)行。

圖八：華為OceanStor V3的Cache優(yōu)化算法。

總體而言，華為OceanStor 5500 V3作為一款具有時(shí)代精神的中端存儲(chǔ)產(chǎn)品，在硬件架構(gòu)、軟件架構(gòu)與功能、核心優(yōu)化算法等方面都具有開(kāi)創(chuàng)性的創(chuàng)新，在不使用SSD的情況下突破10萬(wàn)IOPS、達(dá)到低于8ms的性能表現(xiàn)其實(shí)是有其背后深厚的技術(shù)實(shí)力作為支撐。與高大上的高端存儲(chǔ)局限在某些領(lǐng)域不同，中端存儲(chǔ)面對(duì)著廣泛的市場(chǎng)用戶群，華為OceanStor 5500 V3將中端存儲(chǔ)的水準(zhǔn)提升到新的高度，必然引起一場(chǎng)中小企業(yè)存儲(chǔ)市場(chǎng)發(fā)展的新變革風(fēng)潮，最終也將惠及到廣大用戶。