SSD云盘如何炼出业界顶级性能 (固态网盘)

企业基于云端进行业务构建时，所面临的最大负荷通常都来自*中频繁的储存I/O，储存设备的性能直接决定用户是否将其核心业务搬到云上以及能否通过云计算开展业务。　　现在，随着用户业务规模的不断扩大和场景的进一步丰富，主流云服务商所提供的块储存服务在双电商抢购秒杀、春晚红包、超大型网络游戏不分服数据库使用中等对储存有着超高性能需要的业务场景下依旧存在瓶颈。　　在这些场景下，短时间内大量请求发送到业务逻辑层，业务进行处理对后端储存并发大量读写，如果此时储存读写能力没有达到业务要求则会发生读写延时增大，可能导致业务超时，产生游戏卡慢、订单状态连续转圈等待甚至失败等后果。　　9月日，*云推出了随机IOPS高达万的超高性能SSD云盘，能有效满足大型关系数据库（如Oracle、SQLServer）、NoSQL数据库（如Hbase、Cassandra）、数据检索场景（如SAPHana、ElasticSearch）等业务场景中对云盘IO的性能要求，填补了整个行业在超高性能云盘方面的空白。

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　　*云超高性能SSD云盘如何练就业界*的IOPS性能？下面逐一对*云超高性能云盘运用的核心技术进行揭秘。　　1.运用SPDK充分发掘NVMeSSD的性能　　Linux下IOPS越高*的开销越大，在单机高密度盘场景下很难将所有NVMeSSD盘的性能发挥出来。我们突破性地运用SPDK来读写NVMeSSD，由于NVMe的驱动程序在用户空间，因此不需要用中断来通知IO完成，也就无需经过厚重的内核IO栈。相比于运用Linux内核，SPDK用户空间NVMe驱动程序在极小化*开销的同时，可将IO延迟降低倍，单核单盘的性能可达百万IOPS。　　2.基于Gb的RDMA的超高性能网络框架

　　云盘的读写离不开网络传输。运用TCPsocket传输数据时，大部分的延迟都是由网络协议栈带来的，且网络协议栈太复杂，难于优化。相对于传统的TCPsocket数据传输，RDMA技术可以将使用程序Buffer中的数据直接拷贝到网卡内存并发送到远端，远端把数据DMA到使用的缓存中，相当于在使用之间建立了更快速更直接的通道，如图所示。通过上面的工作原理可以看到，运用RDMA做数据传输有以下几个优势：　　1)zero-copy：数据不需要在网络协议栈的各个层之间来回拷贝，这缩短了数据流路径。　　2)kernel-bypass：使用直接*作设备接口，不再经过*调用切换到内核态，没有内核切换开销。　　3)none-处理器：数据传输无须处理器参与，完全由网卡搞定，无需再做发包收包中断处理，不耗费处理器资源。　　*云专门开发了针对RDMA的超高性能网络框架，可以充分发挥RDMA的传输优势。在4K-K小IO场景下，相对TCP网络延迟下降%，同时有超过5倍的性能提升。Gb网络让云盘的理论读写带宽达到2.5GB/s以上，可以让一台云主机的多块盘同时跑出极限性能。　　3.基于3DXpoint的log缓存　　3DXpoint技术可谓是NANDFlash诞生以来储存界的最大突破。相比DRAM，3DXpoint盘有非易失、低功耗、高密度的优势；相比NAND，其速度更快，寿命更长。由于云盘储存引擎采用相似LSM的模式，因此将高性能、长寿命的3DXpoint盘作为一级log，内存用作一级log的索引缓存非常合适。既通过内存的高速度保证了访问的性能，又通过3DXpoint盘的非易失性保证了数据的安全。3DXpoint盘同时还用于储存元数据，实现metadisk机制，保证需实时储存的小IO元数据及时落盘。　　4.云盘*架构

　　云盘接入层和储存节点通过RDMA传输数据，*云专门开发了针对RDMA的超高性能网络框架，满足超高IOPS下的数据传输需要；Dispatch模块用来进行多副本的数据分发同步；3DXpoint盘和NVMeSSD盘分别负责日志元数据和用户数据的储存。整个*从规划上尽量缩短IO的中间路径，运用RMDA和SPDK将IO从耗时的网络内核栈和IO内核栈中解放出来，消除IO路径上的瓶颈点，将后端汹涌澎湃的IO能力送达云主机。　　此次超高性能SSD云盘的推出标志了*云积累多年的分布式储存技术和顺应时代新硬件的完美结合。*云在储存领域快速使用RDMA、SPDK、3DXpoint等新技术，不断突破性能上限。率先将最新技术领入到云计算行业中，普惠众多游戏、电商、社交使用、直播等领域的客户。