SandStone HyperCube 超融合一体机是全新英特尔® 至强® 可扩展平台和杉岩数据™ 软件定义存储方案的完美结合，基于全新英特尔® 至强®可扩展平台和英特尔® 固态盘 DC P4600 系列打造，为终端客户提供了一站式高可靠和高性能的解决方案，并可显著提高用户业务性能，此外还可满足用户的可靠性以及 QoS （Quality of Service）需求。目前在政府、金融、运营商、教育、医疗等不同场景已经进行了大范围推广和应用，希望未来双方能够建立更深入的技术合作，为客户带来更领先的数据存储产品与解决方案。”
背景
随着大数据、物联网、移动互联网等 IT 趋势的融合发展，IT 基础架构正经历着向云计算演进的巨大技术变革，这也给存储系统的 IOPS（Input/Output Operations Per Second）性能、扩展性、成本效益带来了巨大压力。在此背景下，能够将核心存储和计算功能整合到高度虚拟化解决方案中的超融合基础架构（Hyper Converged Infrastructure, 简称 HCI），凭借着其在性能、可靠性、扩展性等方面的优势，得到了快速发展。基于超融合技术未来良好的发展前景，杉岩数据™ 超融合一体机 SandStone HyperCube 应运而生。SandStone HyperCube 基于全新英特尔® 至强® 可扩展平台，预集成杉岩数据™ 自主研发的分布式统一存储平台 SandStone USP（Unified Storage Platform）以及虚拟化平台软件，可帮助行业客户快速构建云数据中心，降低 IT 建设复杂性和总体拥有成本（Total Cost of Ownership, TCO），提升业务交付的灵活性。
打造高性能超融合一体机面临的挑战
虽然业界普遍认为超融合架构是未来信息化基础设施构建的优先发展方向，对于企业业务的云化进程有着重要意义，但是杉岩数据™ 在研发 SandStone HyperCube 高性能超融合一体机的过程中，发现其落地依然面临着软硬件最佳适配、如何进一步提升超融合一体机性能等诸多挑战：1.如何实现软硬件的最佳融合超融合架构是硬件融合与软件定义的结合，要想打造高性能、具有高灵活性、扩展性、性价比的超融合一体机，一方面需要计算、存储等超融合硬件组件的融合、调整与优化，为超融合一体机奠定坚实的硬件基础。另一方面，软件定义的超融合架构也对软件优化提出了极高的要求，传统的基于 SATA 接口的机械硬盘和固态盘开发的存储软件很难高效地发挥出基于NVMe（Non-Volatile Memory Express）协议的 PCIe SSD 等新一代存储硬件的最大性能，这也是当前存储软件架构急需解决的问题。2.如何进一步提升超融合一体机的性能表现对于政府和金融等行业用户来说，其关键业务应用涉及到海量的数据吞吐，往往需要强大的 IOPS（Input/Output Operations Per Second）能力来确保业务快速、敏捷交付，这对于超融合一体机的性能提出了严峻的挑战。要提升其性能表现，不仅需要采用计算、存储等硬件产品的最新创新成果，还需要对软件进行持续的优化，化解数据快速增长给存储系统带来的压力。另外，在超融合的某些应用场景中，业务高峰期的数据处理压力将会对底层硬件平台的处理能力提出巨大的考验，比如桌面虚拟化（Virtual Desktop Infrastructure，简称VDI） 场景下，上百台虚拟桌面的同时并发将给系统带来巨大压力，很容易产生 “启动风暴” 而造成桌面应用卡顿。
搭载全新英特尔® 至强® 可扩展平台和英特尔® 固态盘高性价比的超融合解决方案——SandStone HyperCube
该解决方案融合基于 NVMe 协议的固态盘和传统 SATA接口的机械盘，并能充分发挥计算和存储的整体性能。
表1. SandStone HyperCube 一体机产品型号与规格
在硬件上，SandStone HyperCube 一体机搭载了全新英特尔® 至强® 可扩展平台和英特尔® 固态盘 DC P4600 系列产品；在软件上，方案底层采用杉岩自研的高性能分布式统一存储平台 SandStone USP，上层则开发了面向 NVMe 协议的固态盘的全新分布式客户端缓存层，支持 Write back / Write through 两种模式，通过热点预测、随机 IO 转换为顺序 IO、写入合并等独创技术，将基于 NVMe 协议的固态盘与基于 SATA 协议的固态盘结合构成两级缓存，将传统机械硬盘作为主存，大幅提升读写性能。
图1. SandStone HyperCube 软件架构示意图
如图 1 所示，杉岩数据™ 分布式客户端缓存层位于 SDC（SandStone Data Client）模块中，运行于计算资源层，使得热点数据更靠近客户虚拟机，访问路径更短，因此性能更高，同时缓存数据跨节点多副本冗余，保证了可靠性，节点间的数据复制采用独立的网络平面，支持 TCP / IP 与 RDMA 等多种网络连接方式。另外，分布式客户端缓存层不仅具有普通高性能Cache 的完整特性，还支持用户业务 IO 感知功能，可以识别虚拟机（Virtual Machine, 简称 VM）模板母卷或用户配置的其他高优先级卷，将关键业务数据锁定在缓存中，保证服务质量，解决 VDI 场景 “启动风暴” 或业务高峰期存储负载过大问题。存储层则基于 SandStone USP，SandStone USP 是杉岩数据™ 自主研发的可横向扩展的分布式统一存储软件，将所有节点中的 SSD 或 HDD 等存储介质抽象成资源池，为超融合的计算层或其他外部业务提供标准的块、对象、文件访问接口，且针对计算层中的虚拟化环境提供了完整的虚拟化基础架构支持和垂直优化，为 SandStone HyperCube 超融合一体机提供坚实的存储基础。
英特尔® 至强® 可扩展平台和英特尔® 固态盘 DC P4600 系列给SandStone HyperCube带来的技术优势
1.硬件创新与软件定义的完美融合，满足关键应用对于数据吞吐性能的苛刻需求受益于英特尔® 至强® 可扩展平台和英特尔® 固态盘 DC P4600 系列的强大性能，以及在软件方面的创新与优化，SandStone HyperCube实现了性能上的大幅跃进，被证明可以满足行业部分关键应用对数据吞吐性能的需求。英特尔® 至强® 可扩展平台为设计强大的数据中心平台奠定了坚实基础，可实现敏捷性和可扩展性的跨越式进步。这款创新的处理器采用了颠覆性设计，在平台融合与计算、存储、内存、网络和业务持续性等功能方面树立了全新标准。在拥有多达 28核的英特尔® 至强® 可扩展平台的英特尔® Mesh Architecture中，所有内核共用末级高速缓存（LLC）、六个内存通道和 48个 PCIe* 通道，支持访问整个芯片的大量资源，提供动态可扩展性，同时不影响虚拟化等各种部署场景的性能。虚拟机可轻松扩展，全权访问所有需要的共用板载资源。英特尔® 固态盘DC P4600 系列产品是为软件定义云架构（Software-Defined Cloud Infrastructure）量身打造的英特尔最新 3D NAND 固态盘产品，兼具高性能、大容量、高耐用和易管理等特点，满足客户在不同云场景下的工作负载需求。2.为客户提供高性价比存储通过使用标准 x86 服务器构建统一存储资源池，SandStone HyperCube可以满足虚拟化、邮件服务、中间件服务、非结构化数据存储、备份归档等多种应用不同的存储接口需求。存储容量及性能可按需进行线性扩展，帮助企业用户轻松应对业务快速增长带来的计算及存储需求，无需一次性高成本投入，大幅降低 TCO。同时，用户采用 SandStone HyperCube 超融合一体机后，能够避免不同品牌硬件设备所带来的部署、运维难题，降低系统管理难度，运营成本显著降低。实现了高性能、可弹性扩展的 IT架构，并且新的架构可使其从容应对未来业务不断增加所带来的计算与存储资源需求，运维方面也极其简单，通过统一界面即可管理不同客户不同业务的虚拟机资源与存储资源。
SandStone HyperCube性能验证
为了验证在配备新一代英特尔® 至强® 可扩展平台及英特尔® 固态盘硬件之后的SandStone HyperCube 增强型一体机产品性能优势，进行以下对比测试。对照组的配置为上一代英特尔® 至强® E5-2600 v4 系列和英特尔® 固态盘 DC P3700 系列。测试采用 3 节点组成 HCI 集群，每节点NVMe 容量 3.2TB，HDD 盘总容量 32TB，每节点硬件配置如表 2。软件则全部部署基于 SandStone HyperCube（V3.1.2）的解决方案。
表2. SandStone HyperCube性能测试节点配置
在具体测试中，在每个节点创建 10 个 VM，并为每个 VM 映射一个使用分布式客户端缓存软件加速后的逻辑卷，在每个 VM 中使用 fio 测试工具测试 4K 随机读写（libaio & O_DIRECT， SingleThread & QueueDepth=16），计算所有VM 的 IOPS 总和与 Latency 平均值，测试结果如表 3：
表3. SandStone HyperCube 性能测试结果
测试结果证明，在配备了新一代英特尔® 至强® 可扩展平台及英特尔® 固态盘 DC P4600 系列之后，SandStone HyperCube的性能相较于上一代平台有了显著提升：其中，小块随机写性能（100% Write）提升 25% 以上，随机读性能（100%Read）提升 50% 以上，99.9% IO 延时（100% Write）降低45% 以上，大大提升了服务质量。显著提高用户业务性能，并且满足用户的可靠性及 QoS 需求。
总结
面向不同业务环境的企业级存储需求，基于全新英特尔® 至强® 可扩展平台和英特尔® 固态盘 DC P4600 系列打造的超融合存储解决方案 SandStone HyperCube，给用户提供更高性能的存储能力支撑，显著提高用户业务性能，并且满足用户的可靠性以及 QoS (Quality of Service） 需求。
文章摘自英特尔精英汇
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