概述

　　云計算和基于容器的應(yīng)用是推動當(dāng)今IT領(lǐng)域產(chǎn)生重大變革的兩大趨勢,。與其他技術(shù)和方法相比，二者都能夠以更高的靈活性和更低的成本去運行和操作應(yīng)用,，因此日益受到歡迎,。然而，在所有新的機遇面前,，要實現(xiàn)潛在優(yōu)勢也都會有巨大的挑戰(zhàn),。

　　層出不窮的新技術(shù)通常會對業(yè)務(wù)運營產(chǎn)生漸進式的影響,。但是,，以云計算作為運行模式,，結(jié)合管理云原生應(yīng)用的Kubernetes——這一做法已經(jīng)改變了信息技術(shù)的交付、管理和使用方式,。

　　此外,，為支持這些環(huán)境而設(shè)計的系統(tǒng)需要選擇計算、網(wǎng)絡(luò),，尤其是存儲系統(tǒng),，這些系統(tǒng)具備高度可擴展的容量和性能，而無需采用傳統(tǒng)管理方式,。Kubernetes提供機制，幫助應(yīng)用以透明的方式利用多種計算和存儲資源,。但是,，要確保應(yīng)用對持久數(shù)據(jù)的訪問,，需要底層存儲基礎(chǔ)架構(gòu)具有彈性，同時還能滿足成千上萬個應(yīng)用的容量和性能需求,。

　　在此背景下,，Evaluator Group獲邀對適合云原生應(yīng)用環(huán)境的兩種存儲系統(tǒng)展開對比。

　　● Ceph：云原生環(huán)境中常用的開源軟件定義存儲

　　● Lightbits云數(shù)據(jù)平臺：專為云環(huán)境設(shè)計的軟件定義存儲

　　如下所示,，在使用相同硬件和存儲介質(zhì)的情況下,，Lightbits在所有工作負(fù)載測試中，實現(xiàn)的性能均遠遠優(yōu)于Ceph,。表1匯總顯示了使用QLC介質(zhì)的NVMe固態(tài)硬盤（SSD）的測試結(jié)果,。該測試使用在OpenShift Kubernetes環(huán)境中作為容器運行的工作負(fù)載來進行。

　　表1：在容器環(huán)境中使用QLC介質(zhì)時的Lightbits與Ceph I/O速率比較,。（來源：Evaluator Group）

　　本文的其余部分將更深入地探討二者的技術(shù)和性能差異,，以及使用NVMe SSD與TLC介質(zhì)時的性能數(shù)據(jù)。

　　新興技術(shù)

　　如前所述,，多個趨勢正在推動IT領(lǐng)域發(fā)生重大變化,；其中，利用公共云等服務(wù)的趨勢正在改變IT運行的地點和付費方式,，影響了應(yīng)用程序的運行方式,。云原生應(yīng)用程序（CNA）的推行正在改變應(yīng)用程序的開發(fā)和管理方式，這在一定程度上得益于企業(yè)向服務(wù)和云端遷移的趨勢,。此外,，可通過Fabric去訪問NVMe存儲的新技術(shù)，以及新的非易失性存儲技術(shù)的出現(xiàn),，使得那些能夠利用這些功能的系統(tǒng)擁有顯著的性能優(yōu)勢,。

　　云原生應(yīng)用程序

　　基于容器的應(yīng)用程序設(shè)計旨在運行于云環(huán)境，包括本地云和公共云,。云原生應(yīng)用程序被設(shè)計為可獨立擴展的服務(wù),，又稱為微服務(wù)。借助微服務(wù)架構(gòu),，CNA能夠在少量或甚至無需管理介入的情況下,，按需擴展應(yīng)用程序的各個部分。

　　此外,，CNA部署在一個位置后,，可以根據(jù)可用資源甚至根據(jù)資源的價格而移動到其他位置。另外,，許多此類應(yīng)用程序所需的持久性存儲也必須動態(tài)響應(yīng)不斷變化的容量和性能需求,。

　　NVMe over Fabrics協(xié)議

　　非易失性存儲主機控制器接口規(guī)范（NVMe）是一個支持固態(tài)硬盤（SSD）去使用高速PCIe總線進行通信的接口，以實現(xiàn)對固態(tài)設(shè)備的低時延訪問,。與SCSI或SATA設(shè)備相比,，NVMe支持?jǐn)?shù)十億條命令,，顯著減少了延遲或時延。為了兼容與外部設(shè)備的通信,，NVMe over Fabrics擴展了NVMe協(xié)議,，支持通過Fabric去訪問NVMe。

　　NVMe over Fabric訪問的最新選擇之一是使用TCP傳輸協(xié)議,，即NVMe/TCP,。實施這項協(xié)議的技術(shù)負(fù)擔(dān)可顯著減少，無需任何特定的硬件或交換機設(shè)置即可支持商用以太網(wǎng),?？傮w而言，與TCP上的其他存儲協(xié)議相比,，在仍然使用現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的情況下,，NVMe over TCP具有更低的時延和更高的吞吐量。

　　持久性存儲

　　持久性存儲（PMem）兼具存儲特性（特別是無需能耗即可保留或“持久保存”數(shù)據(jù)的能力）,，以及內(nèi)存總線訪問特性（例如極低的時延和字節(jié)尋址能力）,。持久性存儲有兩種主要類型，分別是NVDIMM和英特爾傲騰持久性存儲（Optane Persistent Memory）,。NVDIMM和傲騰PMem之間的主要區(qū)別在于存儲密度和成本,，其中，與NVDIMM設(shè)備相比,，英特爾傲騰PMem持久性存儲在這兩個方面都具有顯著優(yōu)勢,。

　　英特爾PMem既可用于“應(yīng)用程序直接訪問模式”，也可用于“內(nèi)存模式”,。前者需要修改應(yīng)用程序,，后者以低于DRAM的成本、透明地擴展系統(tǒng)內(nèi)存容量,。Lightbits在App Direct模式下使用PMem作為非易失性寫入緩沖區(qū),，將寫入和元數(shù)據(jù)訪問直接定向至PMem，減少了備份介質(zhì)的磨損,，改善了系統(tǒng)寫入性能,。

　　解決方案概述

　　過去幾十年里，使用商用硬件,、以“軟件或軟件定義存儲（SDS）”的形式運行的存儲系統(tǒng)日益受到追捧,。這種方法之所以引人入勝，是因為它能夠在不可使用專用或?qū)Ｓ杏布沫h(huán)境中運行彈性的數(shù)據(jù)中心級存儲,。此外,，其靈活性有利于在不同的環(huán)境和部署規(guī)模中使用相同的SDS堆棧。如前所述，我們的評估中就使用兩種不同的SDS選項,，為容器應(yīng)用提供持久存儲,。隨后將概述它們的功能,。采用英特爾技術(shù)的Lightbits解決方案如圖1所示,。

　　圖1：用于Lightbits軟件定義存儲的英特爾平臺（來源：英特爾）

　　英特爾

　　英特爾為當(dāng)今許多領(lǐng)先的服務(wù)器和存儲解決方案提供基礎(chǔ)平臺組件。這些組件包括英特爾至強處理器,、英特爾網(wǎng)絡(luò)適配器和英特爾傲騰,？技術(shù)等，其中,，英特爾傲騰,？可作為NVMe固態(tài)硬盤，或內(nèi)存形式的傲騰持久性存儲（PMem）設(shè)備提供,。此外,，具有應(yīng)用設(shè)備隊列（ADQ）的英特爾Ethernet 800系列提供了高性能、低時延的NVMe/TCP網(wǎng)絡(luò)接口卡,。

　　Lightbits云數(shù)據(jù)平臺

　　Lightbits云數(shù)據(jù)平臺是一種軟件定義存儲,，旨在運用最新的技術(shù)，包括NAND閃存和英特爾傲騰持久性存儲（PMem）,；它使用高速100GbE網(wǎng)絡(luò)接口卡,，支持NVMe over TCP。Lightbits使用分布式架構(gòu),，能夠按需獨立擴展CPU,、內(nèi)存、PMem或NVMe設(shè)備,。因此,，Lightbits能夠提供可擴展的企業(yè)級存儲，性能優(yōu)于本地NVMe設(shè)備,。

　　Lightbits智能閃存管理解決方案Intelligent Flash Management ?（IFM）支持最大限度地提高SSD性能和延長其耐用性,。其主要特性包括寫條帶化、無IOP元數(shù)據(jù)訪問,、智能垃圾收集,、追加寫策略和并行讀/寫通道。

　　通過將英特爾的高性能硬件平臺與Lightbits方案進行耦合,，可提供可擴展的解決方案,，降低總體擁有成本（TCO）。Lightbits解決方案特別采用了以下技術(shù)：

　　● 英特爾?至強?理器系統(tǒng)

　　o 高性能CPU,、內(nèi)存,、I/O和PCIe Gen4

　　o 使用高性能CPU架構(gòu)的高效存儲軟件

　　o 企業(yè)級SSD熱插拔和LED支持NVMe介質(zhì)

　　● 英特爾傲騰持久性存儲（PMem）

　　o 低時延、非易失性寫緩沖區(qū)和元數(shù)據(jù)存儲

　　o 無需電池或電容器即可維持持久性

　　o 大容量持久性存儲， 總擁有成本低于其他替代方案

　　● 英特爾 Ethernet 800系列網(wǎng)絡(luò)適配器

　　o 提供應(yīng)用設(shè)備隊列（ADQ）

　　o 高性能應(yīng)用設(shè)備隊列

　　o 低時延NVMe/TCP,，無需使用定制的驅(qū)動程序

　　通過Kubernetes容器存儲接口（CSI）,，Kubernetes管理的容器可以作為持久卷（PV）訪問Lightbits存儲。Lightbits CSI插件使Kubernetes能夠使用其“Elastic RAID”在Lightbits集群中存儲持久卷（PV）,，該“Elastic RAID”提供糾刪碼保護,，防止每個節(jié)點的數(shù)據(jù)丟失。其他Lightbits服務(wù)包括壓縮,、復(fù)制,、卷快照、克隆和用于多租戶環(huán)境中的基于角色的訪問控制（RBAC）,。

　　Ceph

　　Ceph是一款開源的軟件定義存儲產(chǎn)品,，帶有多個不同的接口，可作為塊設(shè)備,、文件系統(tǒng)和目標(biāo)存儲進行訪問,。設(shè)計Ceph時，采用旋轉(zhuǎn)硬盤驅(qū)動器作為主要的存儲介質(zhì),，基于NAND的SSD在大多數(shù)主流存儲系統(tǒng)中不發(fā)揮作用,。

　　自Ceph設(shè)計以來的15年間，各種外形規(guī)格的固態(tài)閃存已成為高性能存儲系統(tǒng)的主要介質(zhì),。但Ceph初始設(shè)計中旨在提高旋轉(zhuǎn)物理介質(zhì)性能的許多元素仍得以保留,。最近，更新后的Ceph已經(jīng)可以使用固態(tài)的“BlueStore”和“RocksDB”進行元數(shù)據(jù)操作,。迄今為止,，Ceph還沒有針對持久性存儲進行優(yōu)化，也不支持NVMe over fabrics或NVMe over TCP,。

　　我們在測試中使用Ceph的開源版本,，詳見附錄。

　　存儲效率

　　與一些軟件定義存儲系統(tǒng)相比,，Lightbits的彈性設(shè)計擁有更多優(yōu)勢,。Lightbits針對每個節(jié)點使用糾刪碼保護，確保在丟失存儲設(shè)備時的數(shù)據(jù)可用性,；此外,，節(jié)點之間可進行復(fù)制，因此,，Lightbits能夠在減少開銷和存儲容量浪費的同時,，提供 更大的彈性。在測試期間,，Lightbits的配置是：在每個節(jié)點上使用糾刪碼來保護數(shù)據(jù),，同時在Lightbits集群中的另一個節(jié)點上額外制作一份數(shù)據(jù)拷貝,。

　　與此相反，Ceph的配置是：創(chuàng)建三個數(shù)據(jù)副本來進行數(shù)據(jù)保護,，此時,，如果一個節(jié)點的驅(qū)動器和另一個節(jié)點出現(xiàn)故障斷電，則無法確保數(shù)據(jù)可用性,。盡管這兩種保護方法的存儲效率相似,，但Lightbits方法的可用性更高。

　　不同容器工作負(fù)載下的性能

　　Evaluator Group需對Kubernetes應(yīng)用環(huán)境中作為容器運行的兩種不同的存儲產(chǎn)品進行分析,。我們對Lightbits軟件定義存儲與面向容器的開源軟件定義存儲產(chǎn)品Ceph進行了比較,。測試環(huán)境由12個Kubernetes節(jié)點組成，在專用的3節(jié)點Lightbits集群或3節(jié)點Ceph集群中運行容器工作負(fù)載,。容器應(yīng)用測試圖表和其他細(xì)節(jié)、硬件,、軟件和其他方面的詳細(xì)信息,，請參見附錄描述。

　　測量存儲性能時,，使用眾所周知的“vdbench”工具創(chuàng)建工作負(fù)載,，每個節(jié)點使用8個運行vdbench的容器實例，總共96個vdbench實例,。

　　測試包括性能敏感型應(yīng)用中常見的5種不同的訪問模式和塊大?。?/p>

　　● 4KB，100%讀取,，100%隨機訪問

　　● 4KB,，100%寫入，100%隨機訪問

　　● 8KB,，80%讀取/20%寫入,，80%隨機訪問

　　● 16KB，70%讀取/30%寫入,，80%隨機訪問

　　● 32KB,，50%讀取/50%寫入，80%隨機訪問

　　這些工作負(fù)載用于比較Lightbits與Ceph的性能,，使用QLC固態(tài)介質(zhì)作為主要存儲介質(zhì),，并根據(jù)每個存儲系統(tǒng)使用適當(dāng)?shù)母咚俪志媒橘|(zhì)。在所有情況下,，分別多次運行5個工作負(fù)載,，獲得可用于比較的平均結(jié)果。有關(guān)Lightbits和Ceph配置的具體細(xì)節(jié),，請參見附錄,。

　　Evaluator Group評論：測試結(jié)果顯示,，使用Lightbits具有巨大的性能優(yōu)勢，其中,，4KB寫入工作負(fù)載的性能是Ceph的16倍,。考慮到在所有比較中,，底層介質(zhì)的數(shù)量和類型是相同的,，這種優(yōu)勢尤為明顯。

　　圖2：Ceph與Lightbits吞吐量比較（來源：Evaluator Group）

　　圖2顯示了使用QLC介質(zhì)時,，Lightbits和Ceph在5種不同訪問模式下的吞吐量結(jié)果,。吞吐量結(jié)果是直接可比較的，因為它們考慮了數(shù)據(jù)塊大小的差異,，因此將其全部顯示在一起,。

　　性能詳情

　　I/O速率（以每秒I/O傳輸次數(shù)或IOPs衡量）是小數(shù)據(jù)塊工作負(fù)載的常用指標(biāo)，但不利于對比不同的數(shù)據(jù)塊大小,。如下方圖3所示,，對典型應(yīng)用大小——8KB、16KB和32 KB進行比較,，繪制I/O速率,，以每秒I/O傳輸次數(shù)衡量。在32KB時,，Lightbits的優(yōu)勢是5.7倍,，在16KB時，優(yōu)勢是10.4倍,，在8K工作負(fù)載時,，Lightbits的性能超過Ceph 12倍。

　　圖3：使用QLC介質(zhì)時Lightbits與Ceph的性能對比–不同數(shù)據(jù)塊大小的吞吐量（來源：Evaluator Group）

　　上文顯示的三種工作負(fù)載是數(shù)據(jù)庫或其他事務(wù)應(yīng)用程序中的常見負(fù)載,。盡管許多數(shù)據(jù)庫嘗試執(zhí)行16K或32K大小的I/O,，但在許多情況下，如果更改較小或事務(wù)率較高,，它們傾向于使用較小數(shù)據(jù)塊,。數(shù)據(jù)庫將執(zhí)行8K甚至4K事務(wù)，而非等待合并幾個較小的I/O,。

　　以下顯示Ceph和Lightbits使用兩種不同類型的存儲介質(zhì),，即QLC和TLC介質(zhì)時，4KB讀取操作的I/O速率比較,。

　　圖4：使用QLC和TLC介質(zhì)時,，Ceph與Lightbits的4KB讀取I/O速率比較（來源：Evaluator Group）

　　雖然會發(fā)生4KB讀取操作，但4KB寫入操作更經(jīng)常用于數(shù)據(jù)庫日志記錄操作,。使用QLC介質(zhì)時,，Lightbits的性能比Ceph高出近17倍,，使用TLC介質(zhì)時，性能比Ceph高出近7倍,，如下圖5所示,。

　　圖5：使用QLC和TLC介質(zhì)時，Ceph與Lightbits的4KB寫入I/O速率比較（來源：Evaluator Group）

　　Evaluator Group評論： 數(shù)據(jù)庫和其他事務(wù)應(yīng)用程序依賴于低時延存儲,，尤其是事務(wù)日志,，后者必須在事務(wù)完成前寫入持久介質(zhì)。日志大多通過4K I/O操作寫入,，在此工作負(fù)載下,，Lightbits顯示出比Ceph更大的優(yōu)勢：使用TLC介質(zhì)時，優(yōu)勢高出近7倍,，使用QLC時,，優(yōu)勢高出近17倍。

　　其他性能數(shù)據(jù)

　　下文為性能結(jié)果概述,，其中指出三個主要指標(biāo),，包括吞吐量、I/O速率以及時延,。Lightbits相對于Ceph的性能優(yōu)勢極其顯著，因此用“x”倍數(shù)來體現(xiàn)這種優(yōu)勢,。使用簡單的除法（即515,697 / 30,728 = 16.78 x）來顯示Lightbits性能優(yōu)勢倍數(shù),。要點如下：

　　● 在所有五個工作負(fù)載下的測試結(jié)果表明，Lightbits具有4到16倍的優(yōu)勢

　　● 數(shù)據(jù)庫經(jīng)常使用對時延高度敏感的小塊寫入日志或日記

　　● 在4KB寫入下,，Lightbits的性能優(yōu)勢為16.78倍,，優(yōu)勢顯著

　　表3：Lightbits與Ceph性能比較（來源：Evaluator Group）

　　關(guān)于測試，還有一點值得留意,，即在使用QLC介質(zhì)時,，Ceph的時延高于大多數(shù)工作負(fù)載可接受的水平。這是因為,，我們在所有測試中使用相同的隊列深度設(shè)置,，確保比較結(jié)果的公平公正。如果工作負(fù)載針對Ceph QLC進行了優(yōu)化,，將使用較低的隊列深度設(shè)置,，從而降低I/O速率，同時減小時延,。如果以這種方式進行測試,，Ceph的時延水平更易于接受，但性能會顯著降低,，從而放大Lightbits的優(yōu)勢,。

　　最終結(jié)論

　　性能始終是IT基礎(chǔ)設(shè)施的重要考慮因素,，尤其是在運行云環(huán)境或托管云原生應(yīng)用程序時。盡管并非每個應(yīng)用或微服務(wù)都需要高I/O速率,，但如要運行現(xiàn)代云基礎(chǔ)設(shè)施,，提供具有高I/O速率和低時延的彈性、可擴展存儲至關(guān)重要,。

　　Evaluator Group評論：在使用相同硬件配置的情況下,，Lightbits的性能顯著優(yōu)于Ceph，彈性也更高,。Lightbits針對英特爾的高性能技術(shù)進行優(yōu)化,，為支持云的Kubernetes環(huán)境提供了強大的存儲平臺。

　　近期技術(shù)進展層出不窮,，助力IT用戶去大規(guī)模,、經(jīng)濟高效地運營基礎(chǔ)設(shè)施。當(dāng)與英特爾傲騰持久性存儲結(jié)合使用時,，QLC等新型存儲介質(zhì)可以為要求不高的工作負(fù)載支持海量存儲容量,，并提供良好的性能。包括新處理器和端到端NVMe在內(nèi)的其他技術(shù)也可以提供性能和成本優(yōu)勢,。

　　英特爾的專有技術(shù),，如Xeon CPU、支持NVMe over TCP的英特爾網(wǎng)卡,，以及傲騰持久性存儲和高密度NVMe SSD,，為軟件定義產(chǎn)品提供了強大的硬件基礎(chǔ)。由于高效利用了英特爾CPU,、網(wǎng)絡(luò)接口和持久存儲介質(zhì),，Lightbits存儲可提供本地NVMe級別的性能，從而持續(xù)確保低時延和數(shù)據(jù)服務(wù),。

　　本文中所示的性能測試使用了IT環(huán)境和應(yīng)用中常見的工具和工作負(fù)載,。附錄提供了進一步的詳細(xì)信息，如希望進一步了解測試,，或希望使用自己的硬件配置重復(fù)這些測試,，可參考附錄。

　　Evaluator Group評論：借助存儲專業(yè)人員熟知的測試工具和工作負(fù)載,，我們認(rèn)為,，Lightbits可以提升現(xiàn)代應(yīng)用程序的性能。Lightbits可以通過QLC介質(zhì)和傲騰PMem,，支持時延敏感型應(yīng)用,，而Ceph在明顯具有更高延遲的情況下只能提供很低的I/O速率。

　　利用持久性存儲和端到端NVMe等新技術(shù),，Lightbits即可提供比Ceph更優(yōu)異的性能,，且彈性更高,。顯而易見，Lightbits的性能是Ceph的16倍,，時延更低,，是適合現(xiàn)代應(yīng)用和云環(huán)境的更佳選擇。

　　附錄

　　測試環(huán)境詳情

　　測試環(huán)境利用以下硬件,、軟件和應(yīng)用工作負(fù)載項目,。

　　測試持續(xù)4個月，從2021年9月起至12月止,。

　　硬件和基礎(chǔ)設(shè)施

　　● 關(guān)于測試配置的概述,，請參見下方圖6

　　o 在裸機上運行的應(yīng)用集群，由12個Kubernetes“worker”節(jié)點組成

　　o 3節(jié)點管理集群/作為虛擬機運行的Kubernetes“master”節(jié)點

　　o 運行軟件定義存儲堆棧的3節(jié)點存儲集群

　　● 應(yīng)用環(huán)境和編排使用OpenShift 4.6版

　　圖6：OpenShift訪問存儲節(jié)點的工作負(fù)載測試設(shè)置（來源：Evaluator Group）

　　軟件環(huán)境

　　● 使用Red Hat OpenShift 4.6版作為3個管理節(jié)點和12個應(yīng)用節(jié)點

　　o 12個應(yīng)用（OpenShift“worker”）節(jié)點直接運行于硬件上,，因此稱為“裸機”

　　o 3個管理（OpenShift“master”）節(jié)點作為虛擬機運行,，但作為“裸機”安裝

　　● CentOS 8.4版是3個Ceph節(jié)點使用的基礎(chǔ)操作系統(tǒng)

　　● Ceph SDS堆棧使用開源Ceph 16.2.6版（又名“Pacific”）

　　● VMware 7.0;3臺虛擬機使用ESXi及vCenter

　　SUT配置

　　● 一個12節(jié)點應(yīng)用集群，運行Red Hat OpenShift

　　o 應(yīng)用/工作節(jié)點配置：

•  雙插槽第一代英特爾至強可擴展系統(tǒng)（Intel Xeon Platinum 8173M）

•  96 GB內(nèi)存（12個8 GB DIMM）

•  英特爾XXV710-DA2網(wǎng)卡,，每臺主機帶2個25 Gb/s連接

　　● 兩個存儲系統(tǒng)連接到OpenShift應(yīng)用集群

　　o SDS #1,，Ceph配置：

• 雙插槽第三代英特爾至強可擴展系統(tǒng)（Intel Xeon Gold 6338）

• 256 GB內(nèi)存（16個16 GB DIMM）

• 2 TB的英特爾傲騰PMem（配置為WAL和Cache設(shè)備）

• 英特爾E810-CQDA2網(wǎng)卡，每臺主機帶1個100 Gb/s連接

•  8個英特爾NVMe存儲介質(zhì),，可選擇

　　● QLC SSD介質(zhì)：英特爾SSD D5-P5316 @ 15.36 TB

　　● TLC SSD介質(zhì)：英特爾SSD D7-P5510 @ 3.84 TB

　　o SDS #2,，Lightbits配置：

• 雙插槽第三代英特爾至強可擴展系統(tǒng)（Intel Xeon Gold 6338）

• 256b GB內(nèi)存（16個16 GB DIMM）

• 2 TB英特爾傲騰持久性存儲Persistent Memory 200（配置為Lightbits寫入緩沖區(qū)）

• 英特爾E810-CQDA2網(wǎng)卡，每臺主機帶1個100 Gb/s連接

• 8臺英特爾NVMe存儲設(shè)備,，可選擇：

　　● QLC SSD介質(zhì)：英特爾SSD D5-P5316 @ 15.36 TB

　　● TLC SSD介質(zhì)：英特爾SSD D7-P5510 @ 3.84 TB

　　客戶端配置–基礎(chǔ)設(shè)施

　　● 使用運行VMware ESXi的單一英特爾系統(tǒng)來支持基礎(chǔ)設(shè)施

　　o 3臺虛擬機用作OpenShift“master”節(jié)點

　　o 運行Microsoft Server 2019的“jump”主機,，用于遠程訪問基礎(chǔ)設(shè)施

　　SDS存儲配置

　　Ceph配置

　　備注：Ceph沒有“默認(rèn)”配置，由于硬件的可用性和其他配置參數(shù),，每次安裝都可能不同。有關(guān)配置,，請參見下文：

　　● 使用“CentOS 8.4版”作為所有三個節(jié)點的主機操作系統(tǒng)

　　● 按照上述定義配置硬件,，每個節(jié)點配置8個NVMe設(shè)備

　　● 下載后，在全部3個節(jié)點上配置Ceph“Pacific”

　　o 將2 TB的PMem分成兩個分區(qū),，一個用于WAL,，另一個用于RocksDB

　　o 每個NVMe SSD配置為6個邏輯OSD（每臺設(shè)備設(shè)置6個OSD）

　　● Ceph設(shè)備配置

　　o 每臺主機有8個SSD，分別被劃分為6個區(qū)域

　　o 在8個物理SSD上使用6個分區(qū),，每個系統(tǒng)總共有6 * 8 = 48個OSD

　　o Ceph配置了駐留在Optane PMem上的WAL

　　● 默認(rèn)資源設(shè)置：

　　o CPU設(shè)置為每個OSD 1個CPU,，內(nèi)存設(shè)置為每個設(shè)備4 GB

　　Lightbits配置

　　備注：Lightbits沒有“默認(rèn)”配置。Lightbits和英特爾工程部門為Lightbits執(zhí)行了所有的設(shè)置操作,。有關(guān)配置,，請參見下文：

　　● 使用“Lightbits”作為全部三個節(jié)點的主機操作系統(tǒng)

　　● 按照上述定義配置硬件，每個節(jié)點配置8個NVMe設(shè)備

　　● 在全部3個節(jié)點上配置Lightbits

　　o 指定2 TB的PMem作為緩存設(shè)備

　　o 將每個NVMe SSD用作邏輯設(shè)備

　　應(yīng)用工作負(fù)載

　　● 使用“vdbench”工具,，生成具有不同數(shù)據(jù)塊大小和讀寫比率的合成工作負(fù)載

　　o 在開始其他測試之前,，運行“寫入-填充”工作負(fù)載,，完全寫入被測的整個存儲容量

　　o 每個測試運行15分鐘進行“預(yù)熱”，然后運行30分鐘進行“測量”

　　o 測試按順序進行,，每完成5個測試稱為一“組”

　　o 每個測試組重復(fù)9次,，用9輪運行結(jié)果的平均值進行比較

　　● 針對存儲配置測試以下5種工作負(fù)載

　　o 4KB，100%讀取,，100%隨機訪問

　　o 4KB,，100%寫入，100%隨機訪問

　　o 8KB,，80%讀取/20%寫入,，100%隨機訪問

　　o 16KB，70%讀取/30%寫入,，80%隨機訪問

　　o 32KB,，50%讀取/50%寫入，50%隨機訪問

　　測試過程概述

　　● 設(shè)置用于應(yīng)用的服務(wù)器和網(wǎng)絡(luò)

　　● 設(shè)置系統(tǒng),，安裝附加測試基礎(chǔ)設(shè)施使用的VMware

　　● 在15個系統(tǒng)上安裝OpenShift（12個“worker”裸機硬件和3個“master”虛擬機節(jié)點）

　　● 安裝和配置軟件定義存儲目標(biāo)集群

　　o 將Lightbits安裝到3個節(jié)點上,，用于Lightbits SDS存儲

　　o 安裝CentOS，并在用于Ceph SDS存儲的3個節(jié)點上安裝Ceph Pacific

　　● 創(chuàng)建包含96個vdbench客戶端容器實例和1個vdbench控制器實例的容器工作負(fù)載環(huán)境

　　● 在控制器容器上運行vdbench工作負(fù)載,，將工作負(fù)載分配給所有96個vdbench實例

　　● 為每個工作負(fù)載收集9組結(jié)果,，得到平均I/O速率、吞吐量和時延

　　使用TLC介質(zhì)進行比較

　　使用QLC介質(zhì)測試完畢后,，重新將兩個存儲系統(tǒng)配置為使用TLC介質(zhì)設(shè)備,，而非QLC設(shè)備。眾所周知,，TLC介質(zhì)的寫入I/O速率更優(yōu),，時延更低。同樣,，測試兩個存儲系統(tǒng)時,，使用相同的工作負(fù)載，在相同的服務(wù)器硬件,、網(wǎng)絡(luò)上運行,，最重要的是，使用相同數(shù)量和類型的存儲介質(zhì),?；赥LC的NVMe固態(tài)設(shè)備作為主要的存儲介質(zhì)，并根據(jù)最佳實踐,，為每個存儲堆棧使用英特爾傲騰PMem,。

　　圖7：TLC多工作負(fù)載下的Lightbits與Ceph吞吐量比較（來源：Evaluator Group）

　　圖7顯示了使用TLC SSD介質(zhì)時，五次相同測試的吞吐量結(jié)果。顯示吞吐量結(jié)果旨在提供可直接比較的結(jié)果,，不過I/O速率是更常用于顯示單個小數(shù)據(jù)塊工作負(fù)載的指標(biāo),。