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智能楼宇及宽带小区网络解决方案.pdf

发布时间：2022-06-14 发布人：admin 分类：说明书 资料大小：1.70M 资料格式：pdf 举报 版权申诉
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    突破极限 IBM FlashSystem 840 全闪存阵列评测报告 ——ZDNet 企业解决方案中心 目录 背景 ........................................................................................................................................... 3 IBM FlashSystem 840 全闪存阵列架构设计 ............................................................................ 6 IBM FlashSystem 840 控制器 ............................................................................................... 7 IBM FlashSystem 840 闪存模块架构.................................................................................... 9 数据保护：2 维闪存 RAID ................................................................................................. 11 可变条带化 RAID ............................................................................................................ 11 系统级 RAID 5 ................................................................................................................. 12 ZDNet 企业解决方案中心评测验证 ...................................................................................... 13 测试环境介绍 ..................................................................................................................... 14 测试说明 ............................................................................................................................. 14 测试结果及说明 ................................................................................................................. 15 结论及分析 ......................................................................................................................... 17 附录一：新浪数据库应用标准测试 ..................................................................................... 19 测试环境介绍 ..................................................................................................................... 19 测试结果 ............................................................................................................................. 20 附录二：乐视云测试 ............................................................................................................. 21 测试平台介绍 ..................................................................................................................... 22 测试结果及分析： ............................................................................................................. 22 配置一测试结果及分析 ................................................................................................. 23 配置二测试结果及分析 ................................................................................................. 24 结语及鸣谢 ............................................................................................................................. 26
    ZDNet 企业解决方案中心（简称 ZD Research）测试报告的目的是为了让 IT 专家了解计算、 网络、存储、数据管理等数据中心领域内新兴的技术和产品。ZD Research 测试报告不是替 代做出购买决策前进行的评估过程，而是为了让读者了解这些新兴技术，介绍一些更有价值 的产品特性及功能，展示如何使用他们解决真实的客户问题。ZD Research 专家的第三方观 点是基于我们亲自测试，以及与在生产环境中使用这些产品的客户进行交流得出。 所有商标名称都是其各自公司的财产。本出版物中包含的信息是从 ZD Research 认为可靠的 来源获得的，但 ZD Research 不提供担保。本出版物可能包含 ZD Research 的观点，这些观点 可能随着时间变化。本出版物版权归 ZDNet 公司所有。如有任何问题，请先联系 ZDNet，电 话：（8610）82616677 转分机 5022。
    背景 如同十几年前的互联网技术一样，移动互联网技术的不断成熟发展，正给人们的工作生 活方式带来翻天覆地的变化。相比互联网技术，移动互联网技术的发展速度更加迅猛，接受 程度不断上涨，基于移动互联网的商业模式正快速兴起并蓬勃发展，这一市场所具备的“潜 力”，加上互联网技术已经形成的超大规模市场，对后台 IT 支撑系统的性能提出了更为苛刻 的需求。 庞大用户群直接涌向前端应用服务器，作为数据承载的存储系统需要提供高出几个数量 级的 I/O 性能（IOPS）来满足这些并发访问，并将延迟保持在极低的水平。对于传统基于磁 盘的系统而言，应对这一挑战所需要付出的代价几乎不可想象，而这些新的需求却促使了闪 存产品，尤其是全闪存阵列产品出现所带来的性能优势，其迅速被企业级市场广泛接受。 以淘宝网“双十一”促销为例，2014 年 11 月 11 日，整个淘宝网促销营收达到 571 亿元 人民币，与去年（2013 年）“双十一”促销的总营收 350 亿人民币相比，提升了 1.6 倍。相比 于 2009 年“双十一”的 5000 万总营收，提升了 1000 多倍。 600.00 500.00 400.00 300.00 200.00 100.00 0.00 淘宝总交易额（亿元） 手机支付占比（%） 571.0 42.6% 350.0 24.0% 191.0 5.0% 0.5 9.4 52.0 2009年 2010年 2011年 2012年 2013年 2014年 45% 40% 35% 30% 25% 20% 15% 10% 5% 0% 表 1.1，历年淘宝“双十一”总交易额与手机支付占比，数据来源：淘宝网。 得益于互联网市场多年的成熟发展，移动互联网市场 “潜力”已经开始显现。据淘宝网 公布的数据显示，在 2014 年“双十一”促销中，淘宝天猫在移动端交易额达到 243 亿元，占 今年总成交额的 42.6%，相比于 2013 年“双十一”手机支付占比的 24.03%，提升近 19 个百分 点，而 2012 年“双十一”促销，手机支付占比仅为 5%。 电子商务的蓬勃发展同样也给传统行业带来了极大的改变。以银行为例，据艾瑞咨询发 布的《2014 年中国商业银行互联网化研究报告》显示，2013 年中国商业银行电子银行交易
    笔数高达 1245.4 亿笔，电子银行交易笔数替代率达 79%，网上银行交易规模超过 900 万亿。 图 1.1，2009 年-2017 年中国电子银行交易笔数和替代率。2013 年全年交易笔数超过 1000 亿笔，预计到 2017 年，将全年交易笔数将接近 2000 亿笔。 另据招行最新发布的《2014 年半年度报告》显示，截止到 2014 年 6 月 30 日，招行零 售网上银行替代率高达 91.92%（其他 15 家上市银行电子银行交易替代率普遍超过 70%）， 累计交易 5.8 亿笔，累计交易金额达 12.5 万亿，其中网上支付累计交易 4.18 亿笔，同比增 长 35.35%，累计交易金额近 4000 亿，同比增长 147%。 在手机银行方面，招行仅手机支付交易就达 2.61 亿笔，同比增长 273%，交易金额为 1777 亿元，同比增长 1297.46%。其率先推出的“微信银行”业已吸引了 220 万用户的关注和使用。 不管是基于 PC 端的网上银行，还是基于智能移动终端的手机银行，正给人们的工作生 活带来翻天覆地的变化，省却了到固定银行网点排队的苦恼，让交易更加灵活便捷。但对银 行数据中心却带来了前所未有的挑战。固定的银行网点，其窗口数量有限，即使遭遇业务高 峰，其每分钟的交易数量也是可预测并且可控的。 但网上银行与手机银行却相当于给银行增加了大量的业务窗口，即使算上 ATM、自动 售票机，银行、车站的网点和窗口的数量仍然有限，而来自 PC 和移动设备的交易请求可以
    直接涌向服务器，产生的峰值交易请求对比传统窗口可以以千百倍计。尤其是各种商家频繁 发起的“黑色星期五”、“双十一”、“双十二”等促销活动，并发数量大，周期愈加频繁，对整 个数据中心的吞吐能力和弹性都带来了极大的挑战，其中，作为 IT 系统的核心之一——存储 子系统，其对性能的需求愈加苛刻。更为重要的是，交易峰值对存储系统提出的性能需求， 事先几乎无法用现有手段进行估计。 相比于磁盘的 IOPS 成本，闪存所提供的每 IOPS 成本更加合理。一般而言，单个采用 SATA/SAS 接口的驱动器形式 SSD 可提供数万 IOPS，采用 PCIe 接口的 SSD 则能达到数十万。 通过磁盘数量的堆叠来实现并发，要达到相同数量级的 IOPS，付出代价巨大，且延迟很难 有显著的改善，每 IOPS 成本远远高出闪存产品。 闪存，已经成为构建高性能存储系统的首选。例如公有云服务提供商 AWS EBS（Elastic Block Storage，弹性块存储）服务已将 SSD 作为默认配置，以与 EC2（Elastic Compute Cloud， 弹性计算云）相配合，提供高性能存储层。相比于互联网公司利用驱动器形式 SSD 或者 PCIe 接口 SSD，构建“分布式存储”的方式，全闪存阵列产品则更加适用于企业级市场，其继承了 传统存储系统所拥有的统一管理、简单使用、便于维护等特点，无需改变现有数据中心架构， 接入到生产环境即可使用。 经过几年的发展，全闪存阵列产品给企业级数据中心所带来的优势越发明显。Gartner 已经将全闪存阵列作为一个单独存储产品种类对待，并在今年 8 月发布专门针对全闪存阵列 产品的魔力象限报告，将拥有单独 SKU 的纯闪存阵列产品都归类为“全闪存阵列（Solid-State Arrays，SSA）”。 这一分类无可厚非，但涵盖极广，不同的全闪存阵列其采用的技术不一，其性能表现也 不能一概而论。从技术角度看，目前市场上主流的全闪存阵列可分为三大类： 用驱动器形式 SSD（Solid State Drive，固态硬盘）替代磁盘而构建的存储系统，并辅以 相应优化，能够提升性能，但其软硬件架构仍是围绕磁盘而设计，并不能完全契合闪存产品 的特性，影响闪存性能发挥。 围绕闪存特性而对软件进行全新设计的全闪存阵列。这一类全闪存阵列外观类似传统磁 盘系统外观，大多采用驱动器形式 SSD，但根据闪存特性而重新设计软件功能和架构，有助 于发挥闪存的优势，但过多软件功能会消耗大量的计算能力，这会对闪存的性能发挥带来一 定影响。 最后一类则是根据闪存的特性,全部重新设计软硬件架构，并引入契合闪存特性的技术， 力求发挥出闪存最佳的性能。其带来的性能提升在这三类全闪存阵列产品中是最为明显的。 例如 IBM 推出的 FlashSystem 系列全闪存阵列产品，其最新的 FlashSystem 840 宣称能在单个 2U 机箱内实现高达 110 万 IOPS，并将延迟保持在极低水平。
    IBM FlashSystem 840 全闪存阵列架构设计 IBM FlashSystem 系列全闪存阵列最早于 2013 年发布，基于 IBM 在 2012 年收购的 TMS 技术，经整合而推出。其硬件、架构全部围绕闪存特性而设计，减少不必要的软件堆栈，力 求最大限度发挥闪存高性能与低延迟特性。 IBM FlashSystem 840 系列根据不同的应用场景需求又分为两个具体的型号进行销售，即 IBM FlashSystem 840 和 IBM FlashSystem V840。前者作为一个存储设备单独销售，用以满足 应用对存储系统提出的苛刻性能需求；后者主要与 IBM SVC（IBM System Storage SAN 卷控制 器）组成一个整体解决方案，在满足应用性能需求的同时，还提供诸如自动精简配置、自动 分层存储以及数据压缩等功能。这两个产品本身并没有本质上的区别，在管理方面都采用与 SVC 和 Storwize 类似的图形用户界面，具有家族延续性与用户体验的连贯性。 图 2.1，IBM FlashSystem V840 外观，没有搭配 SVC 产品，其实质上可看作是 IBM FlashSystem 840 全闪存阵列。FlashSystem 840/V840 重新设计了闪存模块，单台 2U 设备最 大可支持 12 个闪存模块，每模块有 1TB、2TB 和 4TB 三种容量可供选择，单台设备可以从 2TB（1TB x 2，RAID 0）起步，最大可支持 48TB（4TB x 12）裸容量。 IBM FlashSystem 840 有别于其他的全闪存阵列产品，采用专用 CPU+专用 OS+专用软件 的方式替代了通用 CPU+通用 OS+通用软件的做法，譬如：大量采用 FPGA （Field Programmable Gate Array，现场可编程阵列）以尽可能地降低延迟；闪存模块经重新设计，集成专有的闪 存控制器（Flash Controller），使用专用的逻辑设计、固件和系统软件。闪存模块采用 IBM 私 有 RSI 协议接口；尽可能地减少软件堆栈，只保留存储必须功能。 IBM 围绕闪存特性为 FlashSystem 系列全闪存阵列产品架构进行了全新设计，尽可能减 少软件堆栈，采用全硬件数据通路，这一设计思路使得 IBM FlashSystem 840 全闪存阵列产 品的架构非常简洁，如图 2.2 所示：
    图 2.2，IBM FlashSystem 840 全闪存阵列硬件架构，控制器内部的 RAID Controller 通过 位于闪存模块之上的 Flash Gateway 连接对应的闪存控制器（Flash Controller）。 IBM FlashSystem 840 之中的全新设计和改进主要体现在以下三个方面： IBM FlashSystem 840 控制器 IBM FlashSystem 840 全闪存阵列采用 Active-Active 双控设计，以追求闪存的极致性能为 目标，在保证必须的存储功能之上，尽可能减少软件堆栈的存在。
    图 2.3，IBM FlashSystem 840 控制器内部设计了一个 RAID 控制器，用于系统级数据校验。 FlashSystem 840 控制器中的另外一个重要组成硬件是介面卡，这是一个经特别设计的硬 件，每个控制器包含了两块介面卡，每块介面卡上个都包含了网卡，对外提供 4 个主机接口， 支持 16Gb/s FC、10Gb/s FCoE 和 10Gb/s iSCSI。
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