存儲網(wǎng)絡(luò)的瓶頸和解決之道
2018-06-11 來源：
存儲網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)由存儲設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和主機(jī)三個部分組成。存儲設(shè)備是指該系統(tǒng)中采用的NAS、ISCSI、FC-SAN等磁盤陣列設(shè)備，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備是指FC交換機(jī)或以太網(wǎng)交換機(jī)，主機(jī)是指安裝了以太網(wǎng)卡、FC HBA卡，并安裝了一定應(yīng)用軟件的主機(jī)設(shè)備。存儲系統(tǒng)的瓶頸分析主要是看這三個部分中哪一種會首先達(dá)到其性能的最大值。
存儲成為整個系統(tǒng)的瓶頸是指存儲設(shè)備的帶寬達(dá)到最大值，或IOPS達(dá)到最大值，存儲設(shè)備限制了系統(tǒng)性能的進(jìn)一步提升，甚至影響了整個系統(tǒng)的正常運(yùn)行。由于不同業(yè)務(wù)系統(tǒng)對存儲的性能要求不同，一般小文件(小于1MB)讀寫型的系統(tǒng)中對IO的要求較高，大文件的讀寫型系統(tǒng)對存儲設(shè)備帶寬的要求比較高。不用應(yīng)用模式下系統(tǒng)對存儲設(shè)備的要求不同，瓶頸點(diǎn)出現(xiàn)的位置和特點(diǎn)也不一樣。
應(yīng)用模式1:小型網(wǎng)站系統(tǒng)
小型網(wǎng)站系統(tǒng)，應(yīng)用大多集中于遠(yuǎn)程用戶對WEB頁面訪問，網(wǎng)站內(nèi)部為WEB服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫之間的讀寫，應(yīng)用系統(tǒng)對存儲的壓力非常小，差不多所有類型、所有檔次的存儲設(shè)備都可以作為核心存儲，存儲設(shè)備的帶寬和IOPS很難會達(dá)到極限。在這樣的系統(tǒng)中，與存儲設(shè)備連接的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備一般都千兆以太網(wǎng)交換機(jī)，交換機(jī)本身的交換能力大多都是10Gb，只有接入網(wǎng)部分的可用帶寬較小，一般只有100Mb/s左右的接入帶寬，因此接入網(wǎng)最有可能成為存儲網(wǎng)絡(luò)的瓶頸。
對于WEB接入網(wǎng)的瓶頸，我們可以采用多條1000M以太網(wǎng)或者是光纖channel形成高速通道，這樣接入交換機(jī)和WEB網(wǎng)絡(luò)的連路可達(dá)到幾個G，從而保證大量用戶訪問WEB服務(wù)器而不慢的問題。
應(yīng)用模式2:大型網(wǎng)絡(luò)視頻系統(tǒng)
如果該網(wǎng)站是一個大型的網(wǎng)絡(luò)視頻系統(tǒng)，支持大量用戶在線進(jìn)行視頻節(jié)目播放和下載，這種類型的網(wǎng)站前端接入網(wǎng)一般都在2Gb/s以上。此時要分析瓶頸位置，首先要比較接入網(wǎng)帶寬和存儲帶寬，同時還要比較在線用戶的最大IO訪問量和存儲設(shè)備的IOPS值。
一般來講，由于NAS設(shè)備的帶寬和IOPS相對較小，因此NAS比ISCSI和FC-SAN設(shè)備更容易成為系統(tǒng)的瓶頸，而ISCSI和FC-SAN較難成為瓶頸。如果存儲設(shè)備采用NAS，則存儲系統(tǒng)成為瓶頸的機(jī)率大于接入網(wǎng)，如果存儲設(shè)備采用FC-SAN，則存儲系統(tǒng)成為瓶頸的機(jī)率小于接入網(wǎng)。
瓶頸還經(jīng)常會出現(xiàn)在負(fù)責(zé)節(jié)目播放和下載功能的視頻服務(wù)器處。如果視頻服務(wù)器配置的數(shù)量不足，或視頻服務(wù)器之間無法正常地實(shí)現(xiàn)自動地網(wǎng)絡(luò)負(fù)載均衡，那么整個系統(tǒng)的性能壓力瓶頸就會出現(xiàn)在視頻服務(wù)器，使用整個視頻網(wǎng)站無法給遠(yuǎn)程用戶提供流暢的節(jié)目畫面。
因此對于大型的網(wǎng)絡(luò)視頻系統(tǒng)，實(shí)際上在部署的初期需要考慮的是各個環(huán)節(jié)的匹配的問題�？紤]整體用戶規(guī)模問題，后端存儲系統(tǒng)最好采用光纖存儲系統(tǒng)，以避免存儲系統(tǒng)的障礙。同時接入網(wǎng)和視頻服務(wù)器都必須達(dá)到一定的速度和規(guī)模，才能保證整體網(wǎng)絡(luò)的高效率運(yùn)營。
應(yīng)用模式3:數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)
數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的存儲應(yīng)用一般都表現(xiàn)為大量的IO訪問，對帶寬要求較低。如果存儲設(shè)備的IOPS較小時，會降低數(shù)據(jù)庫的檢索和查尋速度，從來影響整個業(yè)務(wù)的效率。因此建議數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)采用IOPS(可按業(yè)務(wù)規(guī)模、工作站數(shù)量、每秒的讀寫訪問次數(shù)和估算)比較大的FC-SAN設(shè)備，不建議采用IOPS相對較小的NAS或ISCSI設(shè)備。
對于大型數(shù)據(jù)庫存儲方案，由于SATA硬盤在隨機(jī)IO讀寫時的性能不佳，因此存儲設(shè)備不建議采用SATA磁盤，最好采用15000RPM的高速FC磁盤，這樣才能避免存儲系統(tǒng)成為整個系統(tǒng)的壓力瓶頸。
應(yīng)用模式4:非線性編輯制作系統(tǒng)
非線性編輯制作系統(tǒng)。在非線性編輯制作網(wǎng)絡(luò)中，所有工作站共享式地訪問核心存儲系統(tǒng)，每臺工作站同時以50-200Mb/S的恒定碼率訪問存儲設(shè)備。業(yè)務(wù)系統(tǒng)對帶寬的壓力非常大，而IOPS壓力較小。
存儲設(shè)備的總可用帶寬越大，存儲設(shè)備就能支持更多數(shù)量的編輯制作工作站，網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模就越大，網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)所能承擔(dān)的業(yè)務(wù)就越重要。因此編輯制作網(wǎng)的存儲一般都會選擇主機(jī)端口多、特別是磁盤端口多、帶寬大的FC-SAN設(shè)備。存儲設(shè)備內(nèi)部設(shè)計時，一般會通過增加磁盤數(shù)量、增加擴(kuò)展柜數(shù)量、跨擴(kuò)展柜創(chuàng)建RAID組、增加主機(jī)通道數(shù)量等方式最大限度地利用存儲控制器前端和后端的總可用帶寬，使得磁盤、磁盤通道、主機(jī)通道等的總帶寬大于控制器的總帶寬，這樣在工作站訪問時存儲設(shè)備時，才能最大地發(fā)揮出控制器的帶寬性能。帶寬瓶頸在控制器部位才能說明是最好的存儲系統(tǒng)設(shè)計方案。
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