高效管理海量数据！忆联 SSD 为分布式块存储提供极致性能
近年来，为满足大规模的存储应用需求，分布式存储成为云环境下存储底座构建的重要选择，相较于传统集中式存储方案的可靠性、安全性以及数据利用率较低，分布式存储具有易扩展、高性能、高性价比、支持分级存储、多副本一致性及存储系统标准化等优势。
块存储作为分布式存储的一部分，主要为计算集群虚拟机、容器提供弹性卷服务，而弹性卷 EVS 则是当前云业务平台最核心的存储服务，对存储性能要求极高，基于此，各大云厂商基本采用全闪化形态部署。
Ceph 则是当前业界应用最广泛的开源分布式存储软件，凭借高扩展性、高性能、高可靠等特点，同时支持块存储、文件存储及对象存储接口，已成熟应用于云计算的 IAAS 平台。为更好地助力分布式块存储系统性能及可靠性的提升，忆联在 Ceph 平台下开展实测，本文为此次的测试结论。
一、Ceph 简介
Ceph 是一个统一的分布式存储系统，可提供较好性能、可靠性和扩展性，是面向云计算领域重要的底层存储系统，已在国内运营商、政府、金融、互联网等多个行业落地应用。
图 1：Ceph 技术架构图
Ceph 主要分为应用接口层、存储基础接口层、存储对象层。接口层主要负责客户端访问，分为本地语言绑定接口、块存储设备接口和文件系统接口，展现了 Ceph 统一性。
在 Ceph 块存储系统中，数据以块的形式存在卷里，块为应用程序提供大存储容量，可靠性和性能都更高，卷可映射到操作系统中，由文件系统层控制。Ceph 块存储系统引入的 RBD（Ceph 块设备）协议为客户端提供了高可靠、高性能、分布式的块存储，同时 RBD 也支持其他的企业级特性，例如完整和增量式快照，精简的配置，写时复制( copy-on-write)式克隆，以及全内存式缓存等，从而大大提高了系统的性能。
图 2：Ceph 块存储组件
二、忆联 Ceph 存储方案验证
1.验证环境
1.1 本次验证硬件配置
1.2本次验证软件配置
1.3本次验证组网规划
图 3：Ceph 组网规划架构图
2、验证方法
步骤 1：创建 RBD pool 和 RBD 卷。配置参数 osd_pool_default_size 确定 RBD Pool 池的副本数，2 表示两幅本，3 表示三副本，根据实际副本数需求，将该配置项添加到 ceph.conf 中即可。另外根据规划，需要创建 60 个大小为 100GiB 的 RBD 卷进行 IO 测试。
步骤 2：下发 IO 测试前，需对服务器和客户端的 IO、CPU、网络进行监控，每 2 秒采集一次数据。
步骤 3：在 6 个客户端上同时对 60 个 RBD 卷下发 IO，每个客户端均需绑核，即每个 fio 绑定不同 cpu 核。
步骤 4：完成 IO 测试后，需关闭服务端和客户端的 IO、CPU、网络进行监控。
步骤 5：测试完成后，需汇总所有客户端 fio 的 BW、IOPS、平均时延，汇总对应的监控数据。对于 BW 和 IOPS，累加各 FIO 对应结果即可；对于平均时延，累加之后需求平均值。
3、验证结果
本次在 Ceph 场景下验证结果如下：
①、忆联 UH8 系 SSD 在随机读及顺序读下的表现。
图 4：Ceph 场景下忆联 UH8 系 SSD 读性能
从图 4 可以看出，在 Ceph 分布式存储系统下，不论是二副本还是三副本，忆联 UH8 系 SSD 的读性能基本持平。在时延方面，二副本与三副本趋势基本一致，1QD 至 32QD 间较为稳定，在 32QD 后时延明显增加。
②、忆联 UH8 系 SSD 在随机写及顺序写下的表现。
图 5：Ceph 场景下忆联 UH8 系 SSD 写性能
如图 5 所示，不论是在随机写还是在顺序写业务下，二副本写性能远高于三副本性能，主要是由于副本复制带来的网络及存储开销，造成三副本写带宽及写 IOPS 下降明显。在总体时延表现上，二副本明显优于三副本。在时延变化趋势上，二副本与三副本基本一致，皆在 32QD 后有比较显著的上升。
③、忆联 UH8 系 SSD 在混合读写场景下的表现。
图 6：Ceph 场景下忆联 UH8 系 SSD 混合读写性能
从图 6 可以看出，在 4K 7:3 混合读写业务场景下，从 16QD 起，二副本 IOPS 性能优于三副本。在时延整体表现上，二副本低于三副本，但在时延变化趋势上，二副本与三副本基本一致，时延从 32QD 起，明显上升。
小结：从 Ceph 读、写、混合读写业务场景的实测数据中，可以看到忆联 SSD 整体表现优秀，可为 Ceph 环境提供极致存储性能。在时延上，忆联 SSD 在 32QD 及以下场景中，表现亮眼，可获得更佳的时延体验。
④、智能多流降 WA，有效提升 SSD 寿命
为更好解决读写机制带来的写放大而造成的 SSD 性能损耗及使用寿命缩短，忆联推出 SSD 的智能多流特性，通过智能冷热数据分类算法，有效提高 GC（垃圾回收）时的效率，减少写放大，提升 SSD 性能。
图 7：Ceph 场景下智能多流特性测试
在 Ceph 方案中，基于标准 JESD 219 业务模型，针对 SSD 分别开启、关闭智能多流进行写放大测试，通过图 7 对比验证结果可以看到忆联智能多流（IMS）开启后，SSD 写放大降低 20%+，极大提升了 SSD 寿命。
本次验证证明了忆联 SSD 在 Ceph 分布式存储系统中的稳定性能，可有效支撑 Ceph 的存储需求，为 Ceph 提供始终如一的高性能，成为软件定义存储解决方案最优的选择。同时，忆联 SSD 独有的智能多流技术可降低分布式存储场景下 SSD 写放大，提升 SSD 寿命，帮助用户减少总体 TCO。对于 Ceph 分布式存储系统而言，忆联 SSD 是一个可真正做到高性能、高可靠、低成本的存储解决方案。
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