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AnyVM 5.0高性能保障之IO合并技术
[2017-11-14]

存储性能对于企业级应用至关重要,在上一篇AnyVM 5.0的高性能技术解析的文章中,小编给大家分享了IO本地化技术。今天,要跟大家聊聊AnyVM 5.0的另外一个性能加速特性,IO合并技术。

近几年闪存技术发展迅速,但是目前HDD仍然是使用最为广泛的存储介质。为平衡存储性能、容量、成本这三个要素,目前很多存储方案采用了SSD+HDD的混合存储架构。在这种架构下,往往是SSD用于高速缓存,HDD用于数据存储。

HDD带来的性能瓶颈

众所周知,当前的HDD使用的存储介质是磁盘片,磁头在盘片上移动进行磁道寻址,行为类似播放一张唱片,这种结构的特点是,顺序访问时吞吐量较高,但是如果一旦对盘片有随机访问,那么大量的时间都会浪费在磁头的寻道上,极大的影响IO的响应速度。

传统架构使用的是分层架构,存储层通过存储网络为上层应用提供存储服务。为了应对随机IO直接写入机械存储介质带来的性能问题,其选择是为控制器配置高速闪存。这种方案在一定程度上提升了随机IO性能,但由于扩展性的限制,传统存储无法在IO压力不断增长的趋势下对缓存进行无限扩展,最终还是会出现性能瓶颈。  

超融合缓存机制面临的挑战

超融合基础设施使用的是分布式存储系统,解决了缓存资源扩展的问题。为避免随机IO直接写入机械磁盘,现在的超融合产品基本都采用了SSD用于高速缓存来应对。但是仅采用SSD作为缓存还是存在以下两个问题:

 

  • 面对混合型的数据,如果都先进入SSD缓存,小的随机IO写入可以提升效率,但大的顺序IO怎么办?

  • 随机IO优先缓存到了SSD,在达到SSD缓存阈值的情况下,如果前端仍在大量的快速写入随机IO,而SSD本身也会不断将现有缓存数据刷入到机械硬盘中,但由于还是随机IO写入,下刷至机械硬盘的速度会慢于前端写入速度。

 

AnyVM 5.0的IO合并技术

针对以上的两个问题,AnyVM5.0的解决办法是在IO调度中进行优化,运用IO合并技术,该技术实现主动将前端写入分散的随机小IO在SSD缓存分区中进行整合,合并成为大的IO后,最后再顺充写入HDD介质池,降低延时,提高写入效率与整体IO的吞吐量,同时减轻存储网络压力,最大可能为用户提供高性能的存储资源。

 

下面我们以两副本为例,看下IO合并技术的运行机制。

①   当有小的随机IO写入请求时,数据通过A节点的CVM写入到SSD Cache时,同时会通过节点B的CVM同步复制一份到其SSD Cache中,由于SSD Cache拥有很好的IO写入能力,所有可以快速的返回写入完成指令。

 

②   虽然写入完成,但SSD Cache并不会马上将该IO写入操作进行落盘,而是会等待其它小的随机IO写入数据进行到SSD Cache中,通过对IO冷热数据的智能分析,将冷数据聚合后成为大的IO后再顺序写入到HDD介质中, SSD Cache中的Journal会被清空,重新投入使用。

对于大的顺序IO而言,则直接由CVM写入底层HDD磁盘,不经过SSD缓存分区,这样可以减少对缓存资源的消耗,进一步保障IO性能。

总的来说,通过对不同类型的IO请求进行区别处理,AnyVM 5.0能应对多种应用的不同读写要求,解决大量应用集中到同一个平台后带来的性能压力,真正的实现性能的突破。

文章摘自爱数

 

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