來源：E企研究院
數(shù)據(jù)正進一步凸顯其價值，越來越多企業(yè)開始意識到數(shù)據(jù)對業(yè)務的強大驅(qū)動力，希望收集更多數(shù)據(jù)并利用新的數(shù)據(jù)分析技術(shù)釋放其中的價值，這需要企業(yè)IT提供更好的支撐，但傳統(tǒng)基于IOE(即以IBM小機、Oracle數(shù)據(jù)庫和EMC存儲為代表的關(guān)鍵業(yè)務系統(tǒng)架構(gòu))方式構(gòu)建的企業(yè)數(shù)據(jù)中心已經(jīng)很難適應數(shù)字化時代對IT的要求。
于是，在2011年前后，業(yè)界掀起“去IOE”風暴：用開放標準的x86硬件和開源軟件去替代傳統(tǒng)封閉的IT軟硬件。從過去幾年的實踐來看， Oracle數(shù)據(jù)庫目前仍是企業(yè)用戶的首選，但承載Oracle等關(guān)鍵業(yè)務數(shù)據(jù)庫的基石已經(jīng)逐漸被x86和基于閃存的新一代存儲所替代。
1: 去I、E背后：x86與閃存的力量
經(jīng)過十幾年的發(fā)展，x86平臺的計算性能和RAS特性(Reliability, Availability and Serviceability，可靠性、可用性與可維護性)都獲得極高的成就，已經(jīng)不弱于甚至超過了以IBM Power為代表的小機。而經(jīng)過最近幾年的實踐，x86平臺已經(jīng)逐步取代了傳統(tǒng)小機。
E也正在被基于x86+全閃存配置的Server SAN所替代。在SATA/SAS SSD盛行的時代，與高端SAN相比，Server SAN可能性能還有不足之處。但隨著NVMe SSD和支持RDMA技術(shù)的25GbE技術(shù)的普及，Server SAN全面替代傳統(tǒng)SAN存儲已經(jīng)成為可能。
NVMe SSD的普及能夠給創(chuàng)新型SDS方案提供商帶來彎道超車的機會，由于傳統(tǒng)SAN的可靠性設(shè)計需要雙端口存儲介質(zhì)來實現(xiàn)，盡管NVMe SSD也支持雙端口配置，但這意味著犧牲性能。而采用分布式架構(gòu)、利用多副本數(shù)據(jù)保護機制的Server SAN則無此煩惱，也就是說利用NVMe SSD，Server SAN的性能將有可能超越傳統(tǒng)SAN存儲。
同時，傳統(tǒng)SAN所擅長的縱向擴展(Scale up)方式在NVMe SSD時代幾乎很難派上用場(只能提升容量)，而其多個控制器之間需要專用物理通路的設(shè)計，意味著橫向擴展(Scale out)能力有限，這也是為何大多數(shù)高端存儲控制器通常最大支持8個的原因之一。
“去IOE”中的核心是“O”，但Oracle去I、E的嘗試比所謂的“去IOE”更早。Oracle在2008年推出了基于x86服務器的數(shù)據(jù)庫一體機Exadata，并從第二代開始采用服務器內(nèi)置的PCIe SSD替代SAN存儲。在NVMe規(guī)范成熟之后，Oracle Exadata率先更新為NVMe SSD。
Oracle Exadata X7-2硬件配置，最小2數(shù)據(jù)庫服務器+3存儲服務器配置，存儲服務器均支持混合及全閃兩種配置，數(shù)據(jù)庫服務器支持最新的25GbE，存儲網(wǎng)絡依舊使用InfiniBand。
Oracle Exadata使用InfiniBand的主要原因在于其RDMA技術(shù)能夠帶來極低的延遲，有助于發(fā)揮NVMe SSD的優(yōu)勢。最新一代的25Gb/s以太網(wǎng)技術(shù)也將RDMA(即RoCE或iWARP)作為標配，這將極大地提升Server SAN的性能。并且，在25GbE性能不滿足需求的情況下，其也可以很便捷地升級到100Gb/s以太網(wǎng)。
8K尺寸數(shù)據(jù)塊是數(shù)據(jù)庫類應用最常見的塊大小，在使用支持RDMA技術(shù)的100GbE網(wǎng)絡下，相比于10GbE iSCSI，其有20倍的性能提升。
青云QingCloud的分布式塊存儲NeonSAN正是利用NVMe SSD+25GbE的組合，提供了極高的性能，并有效控制I/O延遲，這在上一篇文章中已經(jīng)介紹過，在本文中，E企研究院將構(gòu)建貼近真實的數(shù)據(jù)庫環(huán)境，以此評估NeonSAN在關(guān)鍵應用環(huán)境中的性能表現(xiàn)。
2：支撐關(guān)鍵應用 性能線性增長
E企研究院根據(jù)企業(yè)關(guān)鍵應用的特點，使用x86服務器、Intel NVMe SSD和25GbE構(gòu)建了Oracle RAC數(shù)據(jù)庫環(huán)境，用以評估青云NeonSAN在OLTP中的性能表現(xiàn)。
E企研究院評估青云QingStor NeonSAN性能所構(gòu)建的Oracle RAC架構(gòu)及組件
在此測試環(huán)境中，E企研究院使用2臺配備兩顆Intel Xeon E5-2698 v4處理器的雙路服務器構(gòu)建2節(jié)點的Oracle RAC數(shù)據(jù)庫應用環(huán)境，并安裝Oracle 12c數(shù)據(jù)庫軟件(包括Grid和Database)。
使用三臺配備兩顆Intel Xeon SP Gold 6140處理器的雙路服務器作為NeonSAN存儲節(jié)點，每節(jié)點上使用4片8TB容量的Intel DC P4510 SSD作為數(shù)據(jù)存儲。Intel DC P4510 SSD是Intel最新發(fā)布的采用3D NAND技術(shù)的SSD和新一代的閃存控制器的SSD家族，其最大容量可到8TB，結(jié)合企業(yè)數(shù)據(jù)中心優(yōu)化的固件，能夠給企業(yè)關(guān)鍵應用存儲帶來極高的性能和穩(wěn)定性。
3：基準性能測試：摸底NeonSAN
在進行正式測試之前，E企研究院先對QingStor NeonSAN的基準性能進行測試，以檢驗其是否正確安裝，獲得的測試結(jié)果也為后續(xù)Oracle RAC數(shù)據(jù)庫性能測試提供參考。
基準性能測試采用4K和8K兩種尺寸的數(shù)據(jù)塊進行隨機讀寫測試，4K的隨機讀寫性能是業(yè)界用于評估存儲性能的事實標準之一，8K則是數(shù)據(jù)庫類應用的常見數(shù)據(jù)塊大小。同時，分布式應用已經(jīng)成為企業(yè)IT的主流架構(gòu)，E企研究院也考量了NeonSAN在分布式環(huán)境下的性能表現(xiàn)，如下圖所示：
QingStor NeonSAN在分布式環(huán)境下，4K、8K隨機讀寫IOPS與平均響應時間(Latency，ms)對比。
QingStor NeonSAN的4K、8K隨機讀寫性能。從測試結(jié)果來看，在單臺客戶端下發(fā)壓力情況下，4K與8K隨機讀寫性能都能接近或超過10萬IOPS，且平均響應時間在0.5~0.8ms之間，具有不錯的性能;而在2臺客戶端并發(fā)壓力下，其4K隨機讀寫性能分別達到了18.5萬和13.6萬IOPS，而8K隨機讀寫性能也分達到了18.6萬和11.7萬IOPS，相比單一客戶端下，性能至少提升了50%，而延遲增長卻并不明顯，仍保持較低水平。
同時，E企研究院還評估了NeonSAN在多個存儲卷下的性能增長情況，結(jié)果如下圖：
在單個壓力客戶端(圖上)和2個壓力客戶端(圖下)測試環(huán)境中，QingStor NeonSAN分別供應多個(1~4個)存儲卷下的性能(IOPS)和響應時間(Latency，ms)表現(xiàn)。
隨著NeonSAN卷數(shù)量的增加，其性能線性增長，而平均響應時間的增長并不明顯。在單臺客戶端性能測試中，在配置4個NeonSAN卷時，4K隨機讀寫和8K隨機讀性能均在30萬IOPS左右，8K隨機寫性能則能超過25萬IOPS，平均響應時間則均控制在1ms以內(nèi);在2臺客戶端并發(fā)壓力下，4K隨機讀寫性能分別達到了62萬和52萬IOPS，8K隨機讀寫性能則分別超過了47萬和42萬IOPS。
4：Oracle RAC測試 直面關(guān)鍵應用
基準性能測試只能反應存儲系統(tǒng)的性能表現(xiàn)，上述測試結(jié)果表明QingStor NeonSAN已經(jīng)安裝正常，可以接入已經(jīng)構(gòu)建好的Oracle RAC數(shù)據(jù)庫應用環(huán)境中。但需要注意的是，在進行Oracle RAC數(shù)據(jù)庫測試時，衡量的是包括Oracle數(shù)據(jù)庫服務器、測試環(huán)境網(wǎng)絡以及NeonSAN存儲的綜合性能表現(xiàn)，這三者任意子系統(tǒng)出現(xiàn)瓶頸，都會影響測試性能。
所以在正式測試之前，還需確認其中某些子系統(tǒng)的瓶頸，以明確可能影響Oracle RAC數(shù)據(jù)庫性能的因素。E企研究院利用Oracle數(shù)據(jù)庫內(nèi)嵌的一組命令來檢驗接入Oracle RAC環(huán)境后的QingStor NeonSAN性能。
與之前基準性能測試不同的是，這一項測試是基于RDBMS層的測試，其通過模擬Oracle數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)訪問特點來對后端NeonSAN存儲進行評估。上圖顯示在配置4個NeonSAN存儲卷后獲得最大接近35萬IOPS，然后即使再添加NeonSAN存儲，其性能幾乎不變。而且順序帶寬則在5個NeonSAN卷時獲得最高3.3GB/s吞吐量。
通過上述測試表現(xiàn)，在接入2節(jié)點的Oracle RAC環(huán)境之后，NeonSAN在提供4個存儲卷時獲得最大隨機讀取性能。因此，根據(jù)這一結(jié)果，E企研究院為Oracle RAC數(shù)據(jù)庫環(huán)境共分配4個1TB容量的存儲卷，分別測試其在1~4個卷下的Oracle數(shù)據(jù)庫性能表現(xiàn)，具體如下圖：
在Oracle RAC數(shù)據(jù)庫測試中，在配置3個卷作為Oracle數(shù)據(jù)庫存儲時，獲得超過165萬TPM(TransactionsPer Minute，每分鐘事務處理數(shù))，但再增加一個NeonSAN存儲卷，數(shù)據(jù)庫性能并沒有增加，這意味著在3個NeonSAN卷時，Oracle RAC應用的其他子系統(tǒng)已經(jīng)出現(xiàn)瓶頸，導致盡管存儲性能增加，但應用性能并沒有增加。結(jié)合上一個測試結(jié)果，此時瓶頸可能出現(xiàn)在計算方面，即Oracle數(shù)據(jù)庫服務器的計算能力達到瓶頸。
通過監(jiān)控畫面可以看到，Oracle服務器的CPU平均利用率已經(jīng)超過75%。結(jié)合以往E企研究院的測試經(jīng)驗來看，通常情況下，服務器CPU利用率超過70%就意味著已經(jīng)達到最佳計算性能，即使再增加負載，CPU占用率可能會進一步提升，但就應用來看，其性能并沒有增加，反而延遲可能會出現(xiàn)不利影響。因此，從測試結(jié)果來看，在配備3個NeonSAN卷做Oracle數(shù)據(jù)庫存儲時，整個Oracle RAC環(huán)境就已經(jīng)達到最高性能，而在此環(huán)境中，Oracle服務器配備的是Intel Xeon E5-2698 v4處理器，要提升計算性能就只能更換到最新一代XeonSP系列中的頂級處理器，或者使用配備更多CPU的四路及以上服務器。
即使受到Oracle數(shù)據(jù)庫服務器計算性能的影響，在此Oracle RAC數(shù)據(jù)庫環(huán)境中，也取得了超過165萬TPM的性能，即每分鐘能夠完成超過165萬筆事務處理，這之中包括新增商品的添加、用戶的瀏覽、訂單的處理、修改以及訂單查詢、追蹤等等常見操作。平均到每秒的事務處理量為3萬筆，且每筆事務處理的響應時間不超過15ms。對于企業(yè)核心數(shù)據(jù)庫而言，NeonSAN不僅具有超高的性能，同時還具備極低的延遲，能夠為需求苛刻的關(guān)鍵業(yè)務應用提供強有力的支撐。
每分鐘165萬事務處理量意味著什么?E企研究院收集了目前較為熱門的相關(guān)行業(yè)或新秀公司，根據(jù)其公開資料/數(shù)據(jù)整理，以與NeonSAN的Oracle RAC數(shù)據(jù)庫性能對比，具體如下圖所示：
雖然上圖列出的訂單量與數(shù)據(jù)庫性能之間并不能劃等號，一筆訂單背后可能會有包括用戶登錄、用戶信息修改、產(chǎn)生訂單以及查詢等多個操作，但仍能提供部分參考建議。比如據(jù)國家郵政局的最新統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，今年(2018年)前4個月全國快遞業(yè)務量累計完成136.7億件，平均到每天的快遞業(yè)務量約為1.14億件，按8小時計算，相當于每分鐘會產(chǎn)生23.75萬件快遞，相當于23.75萬筆訂單，每個訂單背后按5個數(shù)據(jù)庫操作計算(即1訂單需要5數(shù)據(jù)庫性能作為支撐)，那么大約需要120萬的數(shù)據(jù)庫性能，即120萬TPM。
而通過E企研究院搜集的數(shù)據(jù)簡單計算的話，三節(jié)點(全NVMe SSD+25GbE)配置的NeonSAN存儲集群能支撐Oracle RAC數(shù)據(jù)庫達到165萬TPM性能，均能支撐上述應用數(shù)據(jù)庫所需的存儲性能，并有富余，可應對更高的業(yè)務峰值。
盡管因為具體到應用可能有不同的流程，會對后端存儲產(chǎn)生不同程度的性能需求。但E企研究院認為，QingStor NeonSAN完全有能力滿足絕大部分企業(yè)應用對塊存儲性能的需求。經(jīng)E企研究院的測試表明，QingStor NeonSAN不僅是一款優(yōu)秀的Server SAN產(chǎn)品，符合SDS(Software Define Storage，軟件定義存儲)的軟硬件解耦、高可用、高可靠、彈性以及無廠商鎖定等特點，同時借助最新的NVMe SSD+25GbE網(wǎng)絡技術(shù)，能夠提供極高的性能和極低的I/O響應時間，完全有能力滿足企業(yè)關(guān)鍵應用負載所需的RAS特性和苛刻性能需求，助力企業(yè)向混合云邁進，為數(shù)字化轉(zhuǎn)型奠定堅實基礎(chǔ)。
5 應用案例：某保險企業(yè)借助NeonSAN打造核心業(yè)務存儲引擎
區(qū)塊鏈，人工智能，大數(shù)據(jù)等技術(shù)的迅猛發(fā)展給互聯(lián)網(wǎng)保險帶來消費場景、產(chǎn)品形態(tài)和營銷方式三大維度的顛覆，推動互聯(lián)網(wǎng)保險向新技術(shù)密集型經(jīng)營模式轉(zhuǎn)型。在互聯(lián)網(wǎng)保險業(yè)務中，IT系統(tǒng)已經(jīng)深入到產(chǎn)品開發(fā)、銷售、服務等流程的各個環(huán)節(jié)，成為業(yè)務發(fā)展的核心驅(qū)動力，需要具備高效的業(yè)務支撐能力與高投資回報率。
某保險企業(yè)自開展互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務以來，在線保險業(yè)務年均增長100%以上，原有數(shù)據(jù)庫一體機的物理硬件資源趨于飽和，不再支持擴容與升級。為了匹配將來的業(yè)務發(fā)展，該保險企業(yè)決定采用數(shù)據(jù)庫自O(shè)ralce一體機向x86平臺遷移的方案：將Oralce RAC數(shù)據(jù)庫遷移到物理機，使用NeonSAN集群作為后端存儲，提供數(shù)據(jù)庫支持服務，配置三副本的數(shù)據(jù)保護機制。
客戶收益
經(jīng)過業(yè)務場景實測，基于NeonSAN的復雜視圖查詢響應時間從20分鐘以上縮小到2分鐘，精算準備金復雜SQL執(zhí)行效率從分鐘級縮小到秒級，實現(xiàn)效率100%的提升，可確保所有類型的數(shù)據(jù)處理都能夠?qū)崿F(xiàn)卓越的性能。更快的查詢速度和更快的報表運行速度，幫助企業(yè)推動業(yè)務決策的制定、提高準確度并獲得高品質(zhì)成果。
NeonSAN為最高級別的可用性奠定堅實的存儲平臺，可避免組件故障、網(wǎng)絡故障或者人為錯誤造成的業(yè)務中斷現(xiàn)象。與Oracle RAC搭配，應用程序和數(shù)據(jù)可實現(xiàn)最長的正常運行時間，讓客戶安枕無憂。
NeonSAN分布式架構(gòu)，使存儲擴容時間從幾個月提升至幾天，提升速度高達10倍，有效滿足業(yè)務數(shù)據(jù)量激增的擴容需求，推動業(yè)務系統(tǒng)的平滑快速地發(fā)展。
