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ZettaStor DBS是如何实现高IO性能,支撑企业关键业务的?

ZettaStor DBS是如何实现高IO性能,支撑企业关键业务的? 鹏云网络
2022-05-25
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导读:ZettaStor DBS能够提供超高IOPS或吞吐量(Throughput)、以及低IO访问延迟(Latency)的卓越性能表现。

鹏云网络自主研发的ZettaStor DBS(Distributed Block Storage)是典型的软件定义分布式存储产品,面向私有云及企业级数据中心环境,并广泛支持各类典型应用场景。

ZettaStor DBS能够提供超高IOPS或吞吐量(Throughput)、以及低IO访问延迟(Latency)的卓越性能表现。

ZettaStor DBS在基础架构层面、缓存利用层面、应用层面采用多种优化技术,全方位提升系统性能。

图1:全面性能优化




提升性能的关键技术


1、聚合IO性能、负载均衡分布

ZettaStor DBS通过聚合大量通用服务器的IO处理能力与资源,能够实现随存储节点数量线性增长的性能表现。同时在ZettaStor DBS中IO负载被均衡分担在所有物理存储节点上,从而实现高度并发的IO处理。

图2:聚合IO性能


2、磁盘IO优化

磁盘是目前数据中心存储系统所采用最为广泛的存储介质,磁盘对于顺序IO的处理能力要明显高于随机IO,以7200转/秒的SATA磁盘为例,面对同样IO特性(读IO比例60%,8KB大小)情况下,100%随机IO时的IOPS值为100左右,而100%顺序IO时可达到5000以上。

在企业数据中心环境下通常随机IO的比重很大。在没有IO优化的情况下,要想获得更好的IO处理性能,就需要更多数量的磁盘,或者更高转速的磁盘,这都会造成成本上升。

图3:磁盘IO优化

ZettaStor DBS采用独特的IO优化算法,通过将用户端的随机IO转化为半顺序IO提交到后端磁盘,能够将随机IO性能提升4倍以上,从而实现更高性价比。性能提升幅度与IO特性紧密相关,包括IO大小、读写比例、随机与顺序IO比例等。

3、副本数据同时分发,数据IO分发路径短

在副本方式实现数据冗余情况下,ZettaStor DBS把数据直接写到存放副本数据的节点,而不是采用经过主节点转发到从节点的模式,IO分发路径相对较短,延迟较低。

图4:IO分发路径


4、原生块存储技术

ZettaStor DBS采用直通或者JBOD模式直接管理存储硬盘,自定义磁盘初始化方式。低访问延时,低系统开销,数据保密性高。

图5:直接管理裸盘

在对磁盘的使用上,处理的是裸盘,不需要做RAID,更不需要做文件系统,由Datanode模块对磁盘进行格式化处理。

图6:磁盘格式化

这种方式没有文件系统一层,IO读写时路径更短;也不同于使用对象或者文件进行封装的方式,系统开销更低。磁盘按照此方式进行条带化处理,每个page通常4k或者8k,数据也是分散分布的,因此硬盘的丢失也不会导致数据泄密。

5、缓存优化技术

大块IO场景,数据直接落盘,小块随机IO使用缓存加速,从而实现智能的IO导向。发挥磁介质盘和SSD缓存盘的各自优势,节省昂贵的SSD缓存盘的资源花销。
在缓存的使用上,ZettaStor DBS可以做到以卷为粒度进行配置,把缓存资源给到需要性能加速的应用。此外,对于读取次数频繁的热数据,以及很少访问或者从不访问的冷数据,DBS采用一种基于缓存盘的精细缓存策略,对热数据进行加速,能够更快地实现热数据快速读取。

图7:缓存优化

6、QoS策略-灵活应对不同场景

ZettaStor DBS提供了不同的QoS策略,来满足产品使用中的多种场景。

  • 数据访问策略应用于前端业务之间,保障关键业务IO资源的供给。

图8:数据访问QoS设置
  • 数据重构策略:可以灵活定义数据重构策略,调整数据重构速度和重构时间,按需平衡数据重构速度和对业务影响性的关系,保证前端业务性能不受损。

图9:数据重构策略设置

  • 负载均衡策略负载均衡功能可以平衡各个节点上容量和性能的不均衡,消除性能热点。可以灵活设置负载均衡策略,通过数据均衡的速度和均衡开始的时间设置,减少数据均衡对前端业务的影响。

图10:负载均衡策略设置



客户价值

1、数据访问性能提升

某科技研究所客户此前采用开源Ceph技术构建存储系统,一方面IO访问延迟较长,业务处理不畅;另一方面,存储节点故障的处理过程长,性能下降明显,影响生产。

在采用鹏云ZettaStor DBS产品后,数据访问性能提升2倍,满足高密集高压力的开发测试业务需求;智能数据重构机制,使得重构中,业务性能没有明显下降。

2、满足电信级运营标准

某电信运营商客户信息化系统IT架构的云转型工作正在提速进行,希望构建具备多元化、 “广谱”承载能力的存储资源池,以有效提升资源利用效率,降低基础架构复杂度。

客户采用了鹏云ZettaStor DBS产品,基于同一资源池,针对不同IO特性的业务系统提供良好支持,性能表现稳定可靠,满足其电信级运营标准

3、保障业务连续性

某环保集团客户迫切需要从信息化向数字化转型,支撑集团业务高速发展和持续创新。采用了ZettaStor DBS产品为其云平台提供统一存储资源池。提供了极佳的业务连续性保障,系统支撑能力上了一个新台阶,使其业务敏捷性显著提升



小结

ZettaStor DBS自主优化的全对称分布式架构,使其具有百万节点级超大规模系统支持能力,并在大规模环境下仍能保持高效稳定运行。

独到的原生块存储设计,以及多项IO性能优化技术,使其能够提供低延迟、高IOPS及吞吐量的数据访问性能,优于其它底层基于对象存储的类似产品,更适合于支撑企业关键业务。


【声明】内容源于网络
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南京鹏云网络科技有限公司(简称“鹏云网络”)是一家专注于软件定义存储产品与解决方案业务的高新技术企业和双软企业,总部位于南京。鹏云网络自2012年成立以来,始终坚持技术创新,以主流、先进的“软件定义存储”技术和产品,为客户构建自主可控的数据中心基础设施,帮助客户快速实现IT基础架构变革。
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