深度整合英特爾傲騰,SmartX首發100us級超低延遲超融合解決方案

6 月 17 日,致力於超融合中高端市場的SmartX公司正式發佈基於核心軟件 SMTX OS 與英特爾® 傲騰持久內存的高性能、低延遲超融合解決方案與SmartX Halo P系列一體機。

SmartX 在業內首次將英特爾傲騰持久內存以App Direct Mode (應用直接訪問模式),並作爲核心組件用於超融合解決方案中。與此同時,通過對計算虛擬化、存儲網絡以及存儲介質的端到端優化,以有限的計算資源獲得業內領先的高性能與超低延遲服務器虛擬化存儲性能。在集羣測試中,只需要 3 個節點P系列一體機,即可達到 120萬的 IOPS ,同時,應用端延遲保持在 100us 以下。

 

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一般來說,傳統架構的IT基礎設施,採用的是虛擬化層、服務器層、存儲網絡和陣列的傳統分層結構,這種分層架構對運維人員來說很不友好,要想把基礎設施運維的好,一般至少要學習四套不同廠家的產品,並讓他們一起運轉起來。

而超融合方案可以簡化整個系統。首先,不需要依賴於特定的硬件,只需要依賴於標準的X86服務器就可以,從硬件上可以降低客戶運維的複雜度;其次,在軟件方面,包括計算的虛擬化功能、服務器管理功能、存儲管理功能和網絡管理功能都在一套軟件棧,並且在統一的UI界面上提供所有功能,不需要學習很複雜的運維手冊就可以把基礎設施運維起來。

 

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另外,超融合還可以做橫向擴展,分佈式存儲架構在併發性能上與傳統架構相比有一個非常大幅度的提升。隨着節點的增加,性能和容量也會實現線性的提升。”SmartX 聯合創始人兼CTO 張凱介紹。

爲此,SmartX推出了超融合軟件解決方案SMTX OSSMTX OS包含多個模塊:虛擬化服務、分佈式塊存儲、外部控制檯以及SmartX的雙活數據中心和SmartX的備份系統這兩個高級服務。

 

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憑藉優異的產品穩定性與特性,SmartX產品已經被銀行、證券、保險、基金等金融行業用戶應用生產環境。但當用戶希望將超融合應用於核心系統並替換裸金屬服務器與全閃陣列時,仍對超融合計算虛擬化、網絡和存儲層帶來的延遲信心不足。

張凱稱,性能對客戶來說是一個非常有價值的指標,決定了你提供的VM可以支撐的業務類型,比如有一些核心業務系統如果軟件性能無法達到,就無法遷移到超融合系統上。

2020年上半年,他們對SMTX OS做了一次比較大的優化,將整體性能提升近50%。在此基礎上,他們結合英特爾傲騰持久內存,讓性能提升更進一步。

張凱介紹,SmartX2019 年啓動代號爲 Sailfish(旗魚,海洋中最快的魚類)項目,將英特爾傲騰持久內存 App Direct 模式用於緩存加速,同時對 SmartX 超融合軟件SMTX OS 進行全方面優化。

英特爾傲騰持久內存在內存和 SSD 之間新增加了一個存儲層級,具備像內存一樣的超低訪問延遲,超高壽命與可靠性,同時還具備持久化存儲和按字節訪問的能力。在 App Direct 模式下,特定的應用程序可直接訪問由英特爾傲騰持久內存帶來的獨立持久內存資源。

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爲了充分發揮傲騰持久內存的能力,Sailfish項目對計算虛擬化到存儲網絡以及存儲介質進行了端到端優化。

 

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而由於超融合架構的部署特點,以上的性能都必須在有限的計算資源實現,這一限制條件爲Sailfish項目帶來諸多的挑戰。基於此,SmartX研發團隊對系統進行了如下重大改進:

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在存儲層,Sailfish 項目充分發揮英特爾傲騰持久內存App Direct模式低延遲和持久化存儲的能力,保存集羣中最經常被訪問的數據。同時爲了保證數據的可靠性和高可用特性,緩存的數據也會以副本的形式保存到其他的節點中。不僅如此,SMTX OS充分利用持久內存的字節訪問特性重新設計了日誌,有效解決日誌寫放大問題。並通過 DMA 方式,將內存與持久內存之間的數據拷貝任務,下放到硬件中完成,極大地提高了內存拷貝的效率,在提升存儲性能的同時,不產生額外的CPU 資源需求。

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在計算虛擬化層,通過 SMTX ELF Boost 模式將存儲虛擬化功能,從虛擬機中下放到存儲軟件棧中,避免了因 IO 請求經過虛擬機而產生額外的性能開銷。同時通過 VM 與存儲系統共享內存的方式,避免在 IO 路徑上發生內存拷貝。

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在存儲網絡層,通過使用 RDMA over Converged Ethernet RoCE )進行網絡IO加速,並將網絡協議的實現部分,下放到網卡硬件上完成,充分利用網卡硬件的加速功能,極大的降低分佈式存儲在網絡通信時的性能開銷。

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經過以上優化,虛擬機的 IO 性能提升了 3.2 倍,同時延遲降低了 85% 以上。

 

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目前,Sailfish 項目中使用到的技術已經集成到了最新的SmartX Halo P 系列一體機,並已在金融行業進行了測試和部署。

張凱介紹,SmartX Halo P 系列一體機適合三類場景:第一,高性能、低延遲的核心數據庫,比如甲骨文的核心交易數據庫,或者SQL server核心的交易數據庫等都可以很好的運行在超融合系統上。第二,高密度服務器,運行多個VM,而每個VMIO要求非常高時,要想達到超高密度,節省物理機的數量,需要本地的存儲能夠提供超高性能來支撐的高密度虛擬化服務。第三,AI機器學習場景,AI場景對存儲的帶寬要求非常高。

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與市場某主流中高端全閃陣列相比,三節點的SmartX Halo P 系列一體機的8KB 隨機讀性能爲120 IOPS,達到全閃陣列的1.4倍,順序讀帶寬達到25GB,是全閃陣列的2.1倍,同時應用端延遲只有100us,而全閃陣列僅控制器端延遲就達到了500us。不僅如此,P系列一體機依舊保持超融合架構簡單、彈性的特點,並提供相比於中高端陣列,極具競爭力的總擁有成本。

此外,SmartX CMO兼戰略合作總監庫依楠表示,基於超融合構建私有云架構已成趨勢,他們的相關方案已在大型銀行和大型券商落地。SmartX也在逐漸增加雲原生時代相關的產品和解決方案的投入,一如既往地圍繞存儲和計算的核心引擎進行突破。

比如,在雲原生時代分佈式存儲已經支持了持久化存儲,以及在容器裏部署相關的分佈式存儲方案。同時在計算引擎方面,從去年就開始在做像虛擬化容器統一的管理、編排。

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