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基于英特尔傲腾持久内存深度整合 SmartX首发100us级超低延迟超融合方案

  超融合中高端市场领导者北京志凌海纳科技有限公司(以下简称 “SmartX”)正式发布基于核心软件 SMTX OS 与英特尔傲腾持久内存的高性能、低延迟超融合解决方案与SmartX Halo P系列一体机。SmartX 在业内首次将英特尔傲腾持久内存以App Direct Mode (应用直接访问模式),并作为核心组件用于超融合解决方案中。与此同时,通过对计算虚拟化、存储网络以及存储介质的端到端优化,以有限的计算资源获得业内领先的高性能与超低延迟服务器虚拟化存储性能。在集群测试中,只需要 3 个节点P系列一体机,即可达到 120万的 IOPS ,同时,应用端延迟保持在 100us 以下。

  凭借优异的产品稳定性与特性,SmartX产品已经被银行、证券、保险、基金等金融行业用户应用生产环境。但当用户希望将超融合应用于核心系统并替换裸金属服务器与全闪阵列时,仍对超融合计算虚拟化、网络和存储层带来的延迟信心不足。为此,SmartX于2019年启动代号为 Sailfish(旗鱼,海洋中最快的鱼类)项目,将英特尔傲腾持久内存 App Direct 模式用于缓存加速,同时对 SmartX 超融合软件SMTX OS 进行全方面优化。

  英特尔傲腾持久内存在内存和 SSD 之间新增加了一个存储层级,具备像内存一样的超低访问延迟,超高寿命与可靠性,同时还具备持久化存储和按字节访问的能力。在 App Direct 模式下,特定的应用程序可直接访问由英特尔傲腾持久内存带来的独立持久内存资源。

  为了充分发挥傲腾持久内存的能力,Sailfish项目对计算虚拟化到存储网络以及存储介质进行了端到端优化。而由于超融合架构的部署特点,以上的性能都必须在有限的计算资源实现,这一限制条件为Sailfish项目带来诸多的挑战。基于此,SmartX研发团队对系统进行了如下重大改进:

  在存储层,Sailfish 项目充分发挥英特尔傲腾持久内存App Direct模式低延迟和持久化存储的能力,保存集群中最经常被访问的数据。同时为了保证数据的可靠性和高可用特性,缓存的数据也会以副本的形式保存到其他的节点中。不仅如此,SMTX OS充分利用持久内存的字节访问特性重新设计了日志,有效解决日志写放大问题。并通过 DMA 方式,将内存与持久内存之间的数据拷贝任务,下放到硬件中完成,极大地提高了内存拷贝的效率,在提升存储性能的同时,不产生额外的CPU 资源需求。

  在计算虚拟化层,通过 SMTX ELF Boost 模式将存储虚拟化功能,从虚拟机中下放到存储软件栈中,避免了因 IO 请求经过虚拟机而产生额外的性能开销。同时通过 VM 与存储系统共享内存的方式,避免在 IO 路径上发生内存拷贝。

  在存储网络层,通过使用 RDMA over Converged Ethernet (RoCE )进行网络IO加速,并将网络协议的实现部分,下放到网卡硬件上完成,充分利用网卡硬件的加速功能,极大的降低分布式存储在网络通信时的性能开销。

  经过以上优化,虚拟机的 IO 性能提升了 3.2 倍,同时延迟降低了 85% 以上。

  目前,Sailfish 项目中使用到的技术已经集成到了最新的SmartX Halo P 系列一体机中。SmartX Halo P 系列一体机不仅能够胜任交易类数据库、机器学习等对 IO 性能要求苛刻的核心应用场景,并且能够以更高性能提升虚拟机密度,进一步简化 IT 部署,降低整体拥有成本。SmartX Halo P 系列一体机已经在金融行业进行了测试和部署。

  与市场某主流中高端全闪阵列相比,三节点的SmartX Halo P 系列一体机的8KB 随机读性能为120万 IOPS,达到全闪阵列的1.4倍,顺序读带宽达到25GB,是全闪阵列的2.1倍,同时应用端延迟只有100us,而全闪阵列仅控制器端延迟就达到了500us。不仅如此,P系列一体机依旧保持超融合架构简单、弹性的特点,并提供相比于中高端阵列,极具竞争力的总拥有成本。

  SmartX 联合创始人兼 CTO 张凯表示:“SmartX 致力于打造最出色的超融合基础设施。在 Sailfish 项目中,我们提供了英特尔傲腾持久内存在超融合部署上的最佳实践。测试数据表明,通过引入新的存储技术,能够极大地提高超融合系统的性能,解决关键应用场景实际部署难题。SmartX 将持续携手英特尔等业内专业厂商,探索更多前沿技术在超融合系统中的应用,引领下一阶段超融合创新。”

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