Mellanox VSA：集閃存和網(wǎng)絡(luò)虛擬化之大成？

上周筆者收到了一篇新聞稿，標(biāo)題為“Mellanox發(fā)布新一代基于RDMA的虛擬SAN軟件設(shè)備”，我們知道Mellanox是InfiniBand網(wǎng)絡(luò)交換行業(yè)(包括芯片、交換機(jī)和HCA適配卡等)的領(lǐng)導(dǎo)者，并占據(jù)該領(lǐng)域絕大多數(shù)的市場(chǎng)份額。相比之下，被Intel收購(gòu)的QLogic InfiniBand業(yè)務(wù)顯得九牛一毛。

正如一位在Mellanox工作的朋友所說(shuō)：“InfiniBand最初是為了存儲(chǔ)而生，而當(dāng)時(shí)的存儲(chǔ)對(duì)I/O需求還沒有那么高，于是就先在HPC(高性能計(jì)算)網(wǎng)絡(luò)互連應(yīng)用中嶄露頭角。”。隨著閃存在企業(yè)存儲(chǔ)應(yīng)用中的普及，擁有高帶寬/低延時(shí)優(yōu)勢(shì)的InfiniBand開始越來(lái)越多地出現(xiàn)在固態(tài)存儲(chǔ)系統(tǒng)（QQ：小默862693539）的主機(jī)連接(如Fusion-ION軟件方案、EMC Project Thunder和被IBM收購(gòu)的TMS Ramsan 720等)和內(nèi)部節(jié)點(diǎn)間互連(IBM XIV Gen3和被EMC收購(gòu)的XtremIO等)中。那么Mellanox現(xiàn)在進(jìn)入存儲(chǔ)領(lǐng)域倒也不令人意外。

從這個(gè)包裝盒就可以看出，Mellanox虛擬SAN軟件設(shè)備新品的正式名稱是Storage Accelerator (VSA，存儲(chǔ)加速器) and Virtual SAN (vSAN) Appliance。一提起VSA這3個(gè)字母，我想大家早就應(yīng)該不陌生了，惠普和VMware都推出過(guò)相同名稱(縮寫)的產(chǎn)品，那么Mellanox VSA與前者又有什么不同呢?

前有惠普、VMware：此“VSA”非彼“VSA”?

在筆者的印象中，惠普是最早使用“VSA”這個(gè)名字的——LeftHand P4000 VSA(Virtual SAN Appliance)。惠普在2008年收購(gòu)了iSCSI存儲(chǔ)廠商LeftHand，該產(chǎn)品線以Scale-out(向外擴(kuò)展)形式的網(wǎng)絡(luò)RAID功能為特色。而VSA就是LeftHand軟件運(yùn)行在VMware和Hyper-V(后來(lái)增加)中的版本，將虛擬化服務(wù)器中的硬盤存儲(chǔ)空間以iSCSI設(shè)備的形式向外提供，并在功能和規(guī)格上有一些限制。

后來(lái)當(dāng)VMware發(fā)布vSphere 5.0的同時(shí)，也推出了VSA(vSphere Storage Appliance)軟件——在英文縮寫上與惠普的LeftHand P4000 VSA相同。

VMware VSA初始發(fā)布時(shí)支持為2～3臺(tái)ESXi服務(wù)器集群添加存儲(chǔ)高可用功能。“每個(gè)ESXi服務(wù)器都有一個(gè)VSA作為虛擬機(jī)部 Tolerance(容錯(cuò))這些服務(wù)器高可用組件，以及vMotion虛擬機(jī)遷移功能提供復(fù)制的虛擬卷，可以不再需要共享的DAS/SAN存儲(chǔ)陣署”，通過(guò)NFS跨越ESXi主機(jī)進(jìn)行卷同步鏡像(復(fù)制)。VSA使用服務(wù)器內(nèi)部存儲(chǔ)空間，目的在于配合vSphere HA、vSphere Fault列。

包括3個(gè)節(jié)點(diǎn)的VMware VSA集群

VMware表示，VSA“針對(duì)非技術(shù)性的人群”(在vSphere Storage Appliance之前，實(shí)施虛擬化要求具備共享存儲(chǔ)硬件的專業(yè)知識(shí))。VSA支持的NFS文件訪問協(xié)議直接使用現(xiàn)有的以太網(wǎng)互連，省去了傳統(tǒng)FC SAN需要的光纖通道交換機(jī)和HBA卡的成本，以及管理復(fù)雜性，但可能需要增加以太網(wǎng)的端口/帶寬。VMware VSA主要針對(duì)中小企業(yè)和低端用戶。

隨著上周在VMworld 2012大會(huì)上發(fā)布的vSphere 5.1，vSphere Storage Appliance版本也升級(jí)到了5.1。現(xiàn)在“用戶可以通過(guò)運(yùn)行內(nèi)置在vSphere Storage Appliance集群上的vCenter，將業(yè)務(wù)連續(xù)性功能外延到其分支機(jī)構(gòu)和遠(yuǎn)程站點(diǎn)，以降低基礎(chǔ)架構(gòu)開支。此外，用戶還可以在線快速實(shí)現(xiàn)擴(kuò)容，滿足業(yè)務(wù)對(duì)容量的需求。”

那么，與惠普和VMware的VSA相比，Mellanox VSA的區(qū)別還是蠻大的。后者是一款高速塊存儲(chǔ)目標(biāo)端&網(wǎng)關(guān)軟件，每個(gè)存儲(chǔ)目標(biāo)(端口)最高可達(dá)到一百萬(wàn)IOPS和5,000MB/s的帶寬性能，并且只有0.07毫秒(70微秒)的訪問時(shí)間。它還能夠提供讀/寫緩存功能，支持RAID 0/1、多路徑和復(fù)制，以及帶有整合式集群管理的高可用和Scale-out設(shè)計(jì)。

Fusion ION閃存陣列+Xsigo存儲(chǔ)虛擬化?

典型的Mellanox VSA方案

如上圖，VSA軟件運(yùn)行在存儲(chǔ)服務(wù)器/網(wǎng)關(guān)上面，它們與存儲(chǔ)客戶端(主機(jī))之間通過(guò)萬(wàn)兆以太網(wǎng)/40GbE或者40、56Gb/s InfiniBand(IPoIB，運(yùn)行iSCSI協(xié)議)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)互連，并支持iSER(iSCSI RDMA)。而在后端的存儲(chǔ)介質(zhì)上，既可以是VSA服務(wù)器本地的RAM內(nèi)存/SSD或者SAS硬盤，也可以通過(guò)FC HBA卡連接外部存儲(chǔ)陣列。前面一種方式類似于常規(guī)的iSCSI軟件，而后面一種方式則像是存儲(chǔ)虛擬化設(shè)備(網(wǎng)關(guān))軟件。

Mellanox VSA軟件架構(gòu)

在VSA的軟件架構(gòu)中，上方的UFM和VSA、Cluster Manager提供監(jiān)視和集群管理的功能，包括Scale-out和故障切換;核心模塊部分，前端為超高速、并行的數(shù)據(jù)移動(dòng)架構(gòu)“Data mover engines”，以及加速和I/O虛擬化服務(wù)。后者包括存儲(chǔ)設(shè)備間的RAID 0/1，DR(數(shù)據(jù)復(fù)制)、Flash Cache閃存緩存、FC(光纖通道)虛擬化和多路徑功能。軟件本身可以支持各種后端存儲(chǔ)——SAN(FC/iSCSI)、DAS(SAS/SATA)和閃存(這里特別提到了Fusion-io)。

提到Fusion-io，筆者想起了在《Fusion-io軟件定義存儲(chǔ)：全閃存陣列DIY時(shí)代?》中討論過(guò)的ION(離子)軟件以及由它實(shí)現(xiàn)的外部存儲(chǔ)“全閃存陣列”。Fusion-io同樣能夠達(dá)到一百萬(wàn)IOPS以及與Mellanox VSA相近的帶寬和延遲性能，并且它除了10Gb/s iSCSI之外還能提供比運(yùn)行在TCP/IP堆棧上更理想的8Gb/s FC和QDR InfiniBand(SRP，SCSI RDMA協(xié)議)。不過(guò)ION不支持網(wǎng)關(guān)，也就是存儲(chǔ)虛擬化模式;Mellanox的優(yōu)勢(shì)恰恰不是本地存儲(chǔ)的性能，而是網(wǎng)絡(luò)I/O加速。

筆者在Fusion ION一文的結(jié)尾處，也提到了Mellanox——ION方案提供的超低延時(shí)也是借助的InfiniBand。“Mellanox ConnectX-3的MPI(消息傳遞接口)ping延時(shí)只有1微秒...ION HA使用的40Gb/s以太網(wǎng)互連，也是由它來(lái)提供的。”

這個(gè)設(shè)備示意圖更為形象一些，VSA存儲(chǔ)加速軟件所在的服務(wù)器平臺(tái)上可以有本地SAS硬盤組成的RAID(LSI、HP SAS/SATA HBA或者RAID卡)、雙端口40Gb IB/10GbE網(wǎng)卡連接客戶端，F(xiàn)usion-io PCIe閃存卡提供快速I/O或者緩存，針對(duì)網(wǎng)關(guān)模式可選FC HBA(需要帶有NPIV支持)。

看到上面這個(gè)機(jī)箱，讓我想起了一家網(wǎng)絡(luò)虛擬化公司——被Oracle收購(gòu)的Xsigo。其產(chǎn)品可以將插在設(shè)備(也是一臺(tái)服務(wù)器)上的以太網(wǎng)、FC SAN等網(wǎng)卡虛擬化，并由高速的InfiniBand/以太網(wǎng)共享給前端主機(jī)。從這一點(diǎn)上來(lái)看，Mellanox VSA在形式上有點(diǎn)像Fusion ION與Xsigo的結(jié)合?不過(guò)VSA的后端只支持存儲(chǔ)而沒有以太網(wǎng)，畢竟Mellanox的目的是本地/網(wǎng)關(guān)上的加速而不是專門的I/O分享。

Mellanox VSA IOPS和訪問時(shí)間(延時(shí))與傳統(tǒng)存儲(chǔ)系統(tǒng)（QQ：小默862693539）對(duì)比

上面的圖表來(lái)自Mellanox官方資料。訪問時(shí)間對(duì)比中，使用HDD的企業(yè)級(jí)存儲(chǔ)達(dá)到了5000微秒(5毫秒)，使用SSD的外部存儲(chǔ)系統(tǒng)（QQ：小默862693539）由于FC/IP存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)的平均延時(shí)也有1000微秒，VSA的優(yōu)勢(shì)很明顯。傳統(tǒng)中端存儲(chǔ)陣列IOPS平均在10萬(wàn)以下，高端存儲(chǔ)陣列能夠達(dá)到20～30萬(wàn)之間，而VSA超過(guò)了40萬(wàn)(配置2塊Fusion-io ioDrive Duo)。當(dāng)然在這里我們不明確Mellanox使用了什么樣的測(cè)試方法。

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