來(lái)源：E企研究院

　　數(shù)據(jù)正進(jìn)一步凸顯其價(jià)值，越來(lái)越多企業(yè)開(kāi)始意識(shí)到數(shù)據(jù)對(duì)業(yè)務(wù)的強(qiáng)大驅(qū)動(dòng)力，希望收集更多數(shù)據(jù)并利用新的數(shù)據(jù)分析技術(shù)釋放其中的價(jià)值，這需要企業(yè)IT提供更好的支撐，但傳統(tǒng)基于IOE(即以IBM小機(jī)、Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)和EMC存儲(chǔ)為代表的關(guān)鍵業(yè)務(wù)系統(tǒng)架構(gòu))方式構(gòu)建的企業(yè)數(shù)據(jù)中心已經(jīng)很難適應(yīng)數(shù)字化時(shí)代對(duì)IT的要求。

　　于是，在2011年前后，業(yè)界掀起“去IOE”風(fēng)暴：用開(kāi)放標(biāo)準(zhǔn)的x86硬件和開(kāi)源軟件去替代傳統(tǒng)封閉的IT軟硬件。從過(guò)去幾年的實(shí)踐來(lái)看， Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)目前仍是企業(yè)用戶的首選，但承載Oracle等關(guān)鍵業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫(kù)的基石已經(jīng)逐漸被x86和基于閃存的新一代存儲(chǔ)所替代。

　　1: 去I、E背后：x86與閃存的力量

　　經(jīng)過(guò)十幾年的發(fā)展，x86平臺(tái)的計(jì)算性能和RAS特性(Reliability, Availability and Serviceability，可靠性、可用性與可維護(hù)性)都獲得極高的成就，已經(jīng)不弱于甚至超過(guò)了以IBM Power為代表的小機(jī)。而經(jīng)過(guò)最近幾年的實(shí)踐，x86平臺(tái)已經(jīng)逐步取代了傳統(tǒng)小機(jī)。

　　E也正在被基于x86+全閃存配置的Server SAN所替代。在SATA/SAS SSD盛行的時(shí)代，與高端SAN相比，Server SAN可能性能還有不足之處。但隨著NVMe SSD和支持RDMA技術(shù)的25GbE技術(shù)的普及，Server SAN全面替代傳統(tǒng)SAN存儲(chǔ)已經(jīng)成為可能。

　　NVMe SSD的普及能夠給創(chuàng)新型SDS方案提供商帶來(lái)彎道超車的機(jī)會(huì)，由于傳統(tǒng)SAN的可靠性設(shè)計(jì)需要雙端口存儲(chǔ)介質(zhì)來(lái)實(shí)現(xiàn)，盡管NVMe SSD也支持雙端口配置，但這意味著犧牲性能。而采用分布式架構(gòu)、利用多副本數(shù)據(jù)保護(hù)機(jī)制的Server SAN則無(wú)此煩惱，也就是說(shuō)利用NVMe SSD，Server SAN的性能將有可能超越傳統(tǒng)SAN存儲(chǔ)。

　　同時(shí)，傳統(tǒng)SAN所擅長(zhǎng)的縱向擴(kuò)展(Scale up)方式在NVMe SSD時(shí)代幾乎很難派上用場(chǎng)(只能提升容量)，而其多個(gè)控制器之間需要專用物理通路的設(shè)計(jì)，意味著橫向擴(kuò)展(Scale out)能力有限，這也是為何大多數(shù)高端存儲(chǔ)控制器通常最大支持8個(gè)的原因之一。

　　“去IOE”中的核心是“O”，但Oracle去I、E的嘗試比所謂的“去IOE”更早。Oracle在2008年推出了基于x86服務(wù)器的數(shù)據(jù)庫(kù)一體機(jī)Exadata，并從第二代開(kāi)始采用服務(wù)器內(nèi)置的PCIe SSD替代SAN存儲(chǔ)。在NVMe規(guī)范成熟之后，Oracle Exadata率先更新為NVMe SSD。

　　Oracle Exadata X7-2硬件配置，最小2數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器+3存儲(chǔ)服務(wù)器配置，存儲(chǔ)服務(wù)器均支持混合及全閃兩種配置，數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器支持最新的25GbE，存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)依舊使用InfiniBand。

　　Oracle Exadata使用InfiniBand的主要原因在于其RDMA技術(shù)能夠帶來(lái)極低的延遲，有助于發(fā)揮NVMe SSD的優(yōu)勢(shì)。最新一代的25Gb/s以太網(wǎng)技術(shù)也將RDMA(即RoCE或iWARP)作為標(biāo)配，這將極大地提升Server SAN的性能。并且，在25GbE性能不滿足需求的情況下，其也可以很便捷地升級(jí)到100Gb/s以太網(wǎng)。

　　8K尺寸數(shù)據(jù)塊是數(shù)據(jù)庫(kù)類應(yīng)用最常見(jiàn)的塊大小，在使用支持RDMA技術(shù)的100GbE網(wǎng)絡(luò)下，相比于10GbE iSCSI，其有20倍的性能提升。

　　青云QingCloud的分布式塊存儲(chǔ)NeonSAN正是利用NVMe SSD+25GbE的組合，提供了極高的性能，并有效控制I/O延遲，這在上一篇文章中已經(jīng)介紹過(guò)，在本文中，E企研究院將構(gòu)建貼近真實(shí)的數(shù)據(jù)庫(kù)環(huán)境，以此評(píng)估NeonSAN在關(guān)鍵應(yīng)用環(huán)境中的性能表現(xiàn)。

　　2：支撐關(guān)鍵應(yīng)用 性能線性增長(zhǎng)

　　E企研究院根據(jù)企業(yè)關(guān)鍵應(yīng)用的特點(diǎn)，使用x86服務(wù)器、Intel NVMe SSD和25GbE構(gòu)建了Oracle RAC數(shù)據(jù)庫(kù)環(huán)境，用以評(píng)估青云NeonSAN在OLTP中的性能表現(xiàn)。

　　E企研究院評(píng)估青云QingStor NeonSAN性能所構(gòu)建的Oracle RAC架構(gòu)及組件

　　在此測(cè)試環(huán)境中，E企研究院使用2臺(tái)配備兩顆Intel Xeon E5-2698 v4處理器的雙路服務(wù)器構(gòu)建2節(jié)點(diǎn)的Oracle RAC數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用環(huán)境，并安裝Oracle 12c數(shù)據(jù)庫(kù)軟件(包括Grid和Database)。

　　使用三臺(tái)配備兩顆Intel Xeon SP Gold 6140處理器的雙路服務(wù)器作為NeonSAN存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)，每節(jié)點(diǎn)上使用4片8TB容量的Intel DC P4510 SSD作為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。Intel DC P4510 SSD是Intel最新發(fā)布的采用3D NAND技術(shù)的SSD和新一代的閃存控制器的SSD家族，其最大容量可到8TB，結(jié)合企業(yè)數(shù)據(jù)中心優(yōu)化的固件，能夠給企業(yè)關(guān)鍵應(yīng)用存儲(chǔ)帶來(lái)極高的性能和穩(wěn)定性。

　　3：基準(zhǔn)性能測(cè)試：摸底NeonSAN

　　在進(jìn)行正式測(cè)試之前，E企研究院先對(duì)QingStor NeonSAN的基準(zhǔn)性能進(jìn)行測(cè)試，以檢驗(yàn)其是否正確安裝，獲得的測(cè)試結(jié)果也為后續(xù)Oracle RAC數(shù)據(jù)庫(kù)性能測(cè)試提供參考。

　　基準(zhǔn)性能測(cè)試采用4K和8K兩種尺寸的數(shù)據(jù)塊進(jìn)行隨機(jī)讀寫測(cè)試，4K的隨機(jī)讀寫性能是業(yè)界用于評(píng)估存儲(chǔ)性能的事實(shí)標(biāo)準(zhǔn)之一，8K則是數(shù)據(jù)庫(kù)類應(yīng)用的常見(jiàn)數(shù)據(jù)塊大小。同時(shí)，分布式應(yīng)用已經(jīng)成為企業(yè)IT的主流架構(gòu)，E企研究院也考量了NeonSAN在分布式環(huán)境下的性能表現(xiàn)，如下圖所示：

　　QingStor NeonSAN在分布式環(huán)境下，4K、8K隨機(jī)讀寫IOPS與平均響應(yīng)時(shí)間(Latency，ms)對(duì)比。

　　QingStor NeonSAN的4K、8K隨機(jī)讀寫性能。從測(cè)試結(jié)果來(lái)看，在單臺(tái)客戶端下發(fā)壓力情況下，4K與8K隨機(jī)讀寫性能都能接近或超過(guò)10萬(wàn)IOPS，且平均響應(yīng)時(shí)間在0.5~0.8ms之間，具有不錯(cuò)的性能;而在2臺(tái)客戶端并發(fā)壓力下，其4K隨機(jī)讀寫性能分別達(dá)到了18.5萬(wàn)和13.6萬(wàn)IOPS，而8K隨機(jī)讀寫性能也分達(dá)到了18.6萬(wàn)和11.7萬(wàn)IOPS，相比單一客戶端下，性能至少提升了50%，而延遲增長(zhǎng)卻并不明顯，仍保持較低水平。

　　同時(shí)，E企研究院還評(píng)估了NeonSAN在多個(gè)存儲(chǔ)卷下的性能增長(zhǎng)情況，結(jié)果如下圖：

　　在單個(gè)壓力客戶端(圖上)和2個(gè)壓力客戶端(圖下)測(cè)試環(huán)境中，QingStor NeonSAN分別供應(yīng)多個(gè)(1~4個(gè))存儲(chǔ)卷下的性能(IOPS)和響應(yīng)時(shí)間(Latency，ms)表現(xiàn)。

　　隨著NeonSAN卷數(shù)量的增加，其性能線性增長(zhǎng)，而平均響應(yīng)時(shí)間的增長(zhǎng)并不明顯。在單臺(tái)客戶端性能測(cè)試中，在配置4個(gè)NeonSAN卷時(shí)，4K隨機(jī)讀寫和8K隨機(jī)讀性能均在30萬(wàn)IOPS左右，8K隨機(jī)寫性能則能超過(guò)25萬(wàn)IOPS，平均響應(yīng)時(shí)間則均控制在1ms以內(nèi);在2臺(tái)客戶端并發(fā)壓力下，4K隨機(jī)讀寫性能分別達(dá)到了62萬(wàn)和52萬(wàn)IOPS，8K隨機(jī)讀寫性能則分別超過(guò)了47萬(wàn)和42萬(wàn)IOPS。

　　4：Oracle RAC測(cè)試 直面關(guān)鍵應(yīng)用

　　基準(zhǔn)性能測(cè)試只能反應(yīng)存儲(chǔ)系統(tǒng)的性能表現(xiàn)，上述測(cè)試結(jié)果表明QingStor NeonSAN已經(jīng)安裝正常，可以接入已經(jīng)構(gòu)建好的Oracle RAC數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用環(huán)境中。但需要注意的是，在進(jìn)行Oracle RAC數(shù)據(jù)庫(kù)測(cè)試時(shí)，衡量的是包括Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器、測(cè)試環(huán)境網(wǎng)絡(luò)以及NeonSAN存儲(chǔ)的綜合性能表現(xiàn)，這三者任意子系統(tǒng)出現(xiàn)瓶頸，都會(huì)影響測(cè)試性能。

　　所以在正式測(cè)試之前，還需確認(rèn)其中某些子系統(tǒng)的瓶頸，以明確可能影響Oracle RAC數(shù)據(jù)庫(kù)性能的因素。E企研究院利用Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)嵌的一組命令來(lái)檢驗(yàn)接入Oracle RAC環(huán)境后的QingStor NeonSAN性能。

　　與之前基準(zhǔn)性能測(cè)試不同的是，這一項(xiàng)測(cè)試是基于RDBMS層的測(cè)試，其通過(guò)模擬Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)訪問(wèn)特點(diǎn)來(lái)對(duì)后端NeonSAN存儲(chǔ)進(jìn)行評(píng)估。上圖顯示在配置4個(gè)NeonSAN存儲(chǔ)卷后獲得最大接近35萬(wàn)IOPS，然后即使再添加NeonSAN存儲(chǔ)，其性能幾乎不變。而且順序帶寬則在5個(gè)NeonSAN卷時(shí)獲得最高3.3GB/s吞吐量。

　　通過(guò)上述測(cè)試表現(xiàn)，在接入2節(jié)點(diǎn)的Oracle RAC環(huán)境之后，NeonSAN在提供4個(gè)存儲(chǔ)卷時(shí)獲得最大隨機(jī)讀取性能。因此，根據(jù)這一結(jié)果，E企研究院為Oracle RAC數(shù)據(jù)庫(kù)環(huán)境共分配4個(gè)1TB容量的存儲(chǔ)卷，分別測(cè)試其在1~4個(gè)卷下的Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)性能表現(xiàn)，具體如下圖：

　　在Oracle RAC數(shù)據(jù)庫(kù)測(cè)試中，在配置3個(gè)卷作為Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)時(shí)，獲得超過(guò)165萬(wàn)TPM(TransactionsPer Minute，每分鐘事務(wù)處理數(shù))，但再增加一個(gè)NeonSAN存儲(chǔ)卷，數(shù)據(jù)庫(kù)性能并沒(méi)有增加，這意味著在3個(gè)NeonSAN卷時(shí)，Oracle RAC應(yīng)用的其他子系統(tǒng)已經(jīng)出現(xiàn)瓶頸，導(dǎo)致盡管存儲(chǔ)性能增加，但應(yīng)用性能并沒(méi)有增加。結(jié)合上一個(gè)測(cè)試結(jié)果，此時(shí)瓶頸可能出現(xiàn)在計(jì)算方面，即Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器的計(jì)算能力達(dá)到瓶頸。

　　通過(guò)監(jiān)控畫面可以看到，Oracle服務(wù)器的CPU平均利用率已經(jīng)超過(guò)75%。結(jié)合以往E企研究院的測(cè)試經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，通常情況下，服務(wù)器CPU利用率超過(guò)70%就意味著已經(jīng)達(dá)到最佳計(jì)算性能，即使再增加負(fù)載，CPU占用率可能會(huì)進(jìn)一步提升，但就應(yīng)用來(lái)看，其性能并沒(méi)有增加，反而延遲可能會(huì)出現(xiàn)不利影響。因此，從測(cè)試結(jié)果來(lái)看，在配備3個(gè)NeonSAN卷做Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)時(shí)，整個(gè)Oracle RAC環(huán)境就已經(jīng)達(dá)到最高性能，而在此環(huán)境中，Oracle服務(wù)器配備的是Intel Xeon E5-2698 v4處理器，要提升計(jì)算性能就只能更換到最新一代XeonSP系列中的頂級(jí)處理器，或者使用配備更多CPU的四路及以上服務(wù)器。

　　即使受到Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器計(jì)算性能的影響，在此Oracle RAC數(shù)據(jù)庫(kù)環(huán)境中，也取得了超過(guò)165萬(wàn)TPM的性能，即每分鐘能夠完成超過(guò)165萬(wàn)筆事務(wù)處理，這之中包括新增商品的添加、用戶的瀏覽、訂單的處理、修改以及訂單查詢、追蹤等等常見(jiàn)操作。平均到每秒的事務(wù)處理量為3萬(wàn)筆，且每筆事務(wù)處理的響應(yīng)時(shí)間不超過(guò)15ms。對(duì)于企業(yè)核心數(shù)據(jù)庫(kù)而言，NeonSAN不僅具有超高的性能，同時(shí)還具備極低的延遲，能夠?yàn)樾枨罂量痰年P(guān)鍵業(yè)務(wù)應(yīng)用提供強(qiáng)有力的支撐。

　　每分鐘165萬(wàn)事務(wù)處理量意味著什么?E企研究院收集了目前較為熱門的相關(guān)行業(yè)或新秀公司，根據(jù)其公開(kāi)資料/數(shù)據(jù)整理，以與NeonSAN的Oracle RAC數(shù)據(jù)庫(kù)性能對(duì)比，具體如下圖所示：

　　雖然上圖列出的訂單量與數(shù)據(jù)庫(kù)性能之間并不能劃等號(hào)，一筆訂單背后可能會(huì)有包括用戶登錄、用戶信息修改、產(chǎn)生訂單以及查詢等多個(gè)操作，但仍能提供部分參考建議。比如據(jù)國(guó)家郵政局的最新統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，今年(2018年)前4個(gè)月全國(guó)快遞業(yè)務(wù)量累計(jì)完成136.7億件，平均到每天的快遞業(yè)務(wù)量約為1.14億件，按8小時(shí)計(jì)算，相當(dāng)于每分鐘會(huì)產(chǎn)生23.75萬(wàn)件快遞，相當(dāng)于23.75萬(wàn)筆訂單，每個(gè)訂單背后按5個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)操作計(jì)算(即1訂單需要5數(shù)據(jù)庫(kù)性能作為支撐)，那么大約需要120萬(wàn)的數(shù)據(jù)庫(kù)性能，即120萬(wàn)TPM。

　　而通過(guò)E企研究院搜集的數(shù)據(jù)簡(jiǎn)單計(jì)算的話，三節(jié)點(diǎn)(全NVMe SSD+25GbE)配置的NeonSAN存儲(chǔ)集群能支撐Oracle RAC數(shù)據(jù)庫(kù)達(dá)到165萬(wàn)TPM性能，均能支撐上述應(yīng)用數(shù)據(jù)庫(kù)所需的存儲(chǔ)性能，并有富余，可應(yīng)對(duì)更高的業(yè)務(wù)峰值。

　　盡管因?yàn)榫唧w到應(yīng)用可能有不同的流程，會(huì)對(duì)后端存儲(chǔ)產(chǎn)生不同程度的性能需求。但E企研究院認(rèn)為，QingStor NeonSAN完全有能力滿足絕大部分企業(yè)應(yīng)用對(duì)塊存儲(chǔ)性能的需求。經(jīng)E企研究院的測(cè)試表明，QingStor NeonSAN不僅是一款優(yōu)秀的Server SAN產(chǎn)品，符合SDS(Software Define Storage，軟件定義存儲(chǔ))的軟硬件解耦、高可用、高可靠、彈性以及無(wú)廠商鎖定等特點(diǎn)，同時(shí)借助最新的NVMe SSD+25GbE網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，能夠提供極高的性能和極低的I/O響應(yīng)時(shí)間，完全有能力滿足企業(yè)關(guān)鍵應(yīng)用負(fù)載所需的RAS特性和苛刻性能需求，助力企業(yè)向混合云邁進(jìn)，為數(shù)字化轉(zhuǎn)型奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

　　5 應(yīng)用案例：某保險(xiǎn)企業(yè)借助NeonSAN打造核心業(yè)務(wù)存儲(chǔ)引擎

　　區(qū)塊鏈，人工智能，大數(shù)據(jù)等技術(shù)的迅猛發(fā)展給互聯(lián)網(wǎng)保險(xiǎn)帶來(lái)消費(fèi)場(chǎng)景、產(chǎn)品形態(tài)和營(yíng)銷方式三大維度的顛覆，推動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)保險(xiǎn)向新技術(shù)密集型經(jīng)營(yíng)模式轉(zhuǎn)型。在互聯(lián)網(wǎng)保險(xiǎn)業(yè)務(wù)中，IT系統(tǒng)已經(jīng)深入到產(chǎn)品開(kāi)發(fā)、銷售、服務(wù)等流程的各個(gè)環(huán)節(jié)，成為業(yè)務(wù)發(fā)展的核心驅(qū)動(dòng)力，需要具備高效的業(yè)務(wù)支撐能力與高投資回報(bào)率。

　　某保險(xiǎn)企業(yè)自開(kāi)展互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)以來(lái)，在線保險(xiǎn)業(yè)務(wù)年均增長(zhǎng)100%以上，原有數(shù)據(jù)庫(kù)一體機(jī)的物理硬件資源趨于飽和，不再支持?jǐn)U容與升級(jí)。為了匹配將來(lái)的業(yè)務(wù)發(fā)展，該保險(xiǎn)企業(yè)決定采用數(shù)據(jù)庫(kù)自O(shè)ralce一體機(jī)向x86平臺(tái)遷移的方案：將Oralce RAC數(shù)據(jù)庫(kù)遷移到物理機(jī)，使用NeonSAN集群作為后端存儲(chǔ)，提供數(shù)據(jù)庫(kù)支持服務(wù)，配置三副本的數(shù)據(jù)保護(hù)機(jī)制。

　　客戶收益

　　經(jīng)過(guò)業(yè)務(wù)場(chǎng)景實(shí)測(cè)，基于NeonSAN的復(fù)雜視圖查詢響應(yīng)時(shí)間從20分鐘以上縮小到2分鐘，精算準(zhǔn)備金復(fù)雜SQL執(zhí)行效率從分鐘級(jí)縮小到秒級(jí)，實(shí)現(xiàn)效率100%的提升，可確保所有類型的數(shù)據(jù)處理都能夠?qū)崿F(xiàn)卓越的性能。更快的查詢速度和更快的報(bào)表運(yùn)行速度，幫助企業(yè)推動(dòng)業(yè)務(wù)決策的制定、提高準(zhǔn)確度并獲得高品質(zhì)成果。

　　NeonSAN為最高級(jí)別的可用性奠定堅(jiān)實(shí)的存儲(chǔ)平臺(tái)，可避免組件故障、網(wǎng)絡(luò)故障或者人為錯(cuò)誤造成的業(yè)務(wù)中斷現(xiàn)象。與Oracle RAC搭配，應(yīng)用程序和數(shù)據(jù)可實(shí)現(xiàn)最長(zhǎng)的正常運(yùn)行時(shí)間，讓客戶安枕無(wú)憂。

　　NeonSAN分布式架構(gòu)，使存儲(chǔ)擴(kuò)容時(shí)間從幾個(gè)月提升至幾天，提升速度高達(dá)10倍，有效滿足業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)量激增的擴(kuò)容需求，推動(dòng)業(yè)務(wù)系統(tǒng)的平滑快速地發(fā)展。