要讓今天的多核服務器系統保持全速運行,管理員們必須謹慎優化存儲效率。
一般來說,存儲器離使用存儲的服務器越近,該服務器的運行速度就越快。如果要優化服務器和存儲容量,這僅僅是個起點。和使用網絡存儲相比,使用機架內的本地存儲可以消除跨數據中心的骨干網絡流量壓力。
在本地存儲的設計方面存在不止一個正確答案。我們可以把存儲驅動器安裝在服務器內部(直連存儲,稱為DAS),但如果一個虛擬化的物理服務器出現故障,由于其它服務器無法訪問存儲在故障服務器內的數據,就會導致嚴重的業務和工作負載停頓事故。
現代數據中心存儲可以很簡單,也可以復雜無比。
機架內的本地服務器存儲
你可以簡單地在同一機架內混合安裝服務器節點和存儲節點,這種模式下存儲網絡流量僅通過機架頂交換機就可以完成傳輸,完全不占用骨干網絡。這意味著服務器和網絡數據之間只隔了一個低延遲的交換機躍點。除了遠程復制功能,所有必要的冗余都已具備。這種方案很便宜,因為沒有新增硬件。
讓服務器和存儲共用相同機架的主要缺點是,硬盤驅動器(HDD)需要比服務器更低的冷卻氣流溫度,才能維持正常運行和避免過早損壞。沒有內置硬盤的服務器可以在高達70攝氏度(158華氏度)的環境下運行,使用45攝氏度(華氏114度)的新鮮冷卻氣流可以廉價且無害地大幅降低制冷能耗。而通常硬盤驅動器允許的運行溫度為攝氏60度,和前者的10攝氏度差異就意味著,如果有硬盤驅動器存在,就必須采用適合硬盤的不同的冷卻氣流管理模式。
這種溫度要求使得混合的機架設計變得很復雜。數年以后,如果數據中變成全固態硬盤(SSD)存儲模式,那么以上問題就不復存在,因為固態硬盤可以在機械硬盤不能承受的更高溫度下正常運行。
使用融合或超融合基礎設施,是從單一廠商一站購齊已整合的全部功能的好辦法。它本質上還是服務器和存儲混合機架,因此也存在同樣的冷卻問題。將來,你還可能會在集成、維護和備件上承擔額外的費用。當數據中心考慮融合基礎設施時必須平衡易用性和復雜性,同時也應很容易地更換供應商,防止被單個供應商鎖定。
基于VSAN的網絡存儲
我們可以讓數據存儲退回到原始的DAS模式,但是在網絡出口方面增加更大的網絡帶寬。市場上有虛擬存儲區域網絡(VSAN)這類產品,但它的大部分功能都基于遠程直接內存訪問(RDMA)或高速的以太網環境。本地存儲可以承載服務器本機的大部分存儲需求,而網絡則主要用于復制副本到遠端,在本地服務器出現故障時維持數據的可用性。
如果使用最新的基于InfiniBand的RDMA鏈路,可以使用56Gb每秒的以太網傳輸帶寬(雖然看上去不是標準數值),這種條件下的VSAN架構可以提供很好的性能。然而,它有一些特有的缺點。首先,服務器必須具備本地存儲部件。這實際上和一些云的模式相同,使用本地實例存儲來保證虛擬機的性能,同時也要求IT設施通過網絡復制副本,維持數據的可用性。這種模式下只有讀取性能得到提升,而寫入性能依舊緩慢。
讀取性能的加速可以讓大部分系統受益,但添加DRAM作為傳輸緩存也能獲得相同的改善,而且并不像前者那么復雜。在使用服務器承載存儲功能時的成本問題比較突出。還有驅動器價格問題,服務器在擴展存儲組件方面的價格比專用存儲設備更高。不帶驅動器的服務器外形更緊湊,運行溫度低,散熱更容易。
由于服務器和存儲的增長需求不一致,VSAN系統可能很難面面俱到。供應商宣稱,可以通過添加節點的方式平滑擴展存儲和服務器的性能,但這和數據中心的實際擴展需求不見得一致。讓存儲能力和服務器的性能分開管理才是最佳途徑。
VSAN的最初目標是希望降低大型存儲陣列的部署成本,用批量成本僅30美元的SATA硬盤終結存儲廠商的天價。未來趨勢除了主流的SSD復制模型外,為了簡化數據中心的存儲架構,基于服務器內部存儲的VSAN架構應該會逐漸被額外的DRAM內存取代。
軟件定義存儲
當前,基于服務器本地存儲的各種極其復雜的案例并未形成規模。軟件定義存儲(SDS)將數據服務從存儲節點中抽象出來,在虛擬實例中統一實現。不同品牌之間的存儲硬件特殊性被消除,最終和每TB容量30美元的硬盤毫無區別。
但是,能改善服務器本機存儲缺陷、同時又足夠廉價的商業化的軟件定義存儲解決方案尚未真正出現。雖然軟件定義存儲正在興起和逐步成形,但最終結果可能是:一切都以不含驅動器的服務器為中心,存儲獨立出來,通過iSCSI或其它驅動器接口訪問,例如使用非易失存儲總線。未來隨著向SSD過渡的順利進行,我們終將看到軟件定義存儲成為現實,混用服務器和存儲驅動器導致的散熱難題也將變成古老的傳說。