突破存儲(chǔ)跨中心雙活方案設(shè)計(jì)階段難點(diǎn)之二：性能影響

作者：佚名 2017-10-19 08:23:02

存儲(chǔ)跨數(shù)據(jù)中心雙活的方案更是雙活數(shù)據(jù)中心架構(gòu)方案中最重要且最艱難的一項(xiàng)，為了幫助企業(yè)IT架構(gòu)師理清和解決存儲(chǔ)跨中心雙活方案架構(gòu)的難點(diǎn)，twt社區(qū)特別組織線上交流，邀請(qǐng)專家逐一對(duì)難點(diǎn)進(jìn)行解析和解答。

存儲(chǔ)跨中心雙活方案設(shè)計(jì)階段如何盡量降低對(duì)整體性能的影響?

性能影響問題：因?yàn)殡p活系統(tǒng)在寫入數(shù)據(jù)時(shí)，會(huì)寫兩次數(shù)據(jù)，尤其是通過復(fù)制功能寫到遠(yuǎn)端存儲(chǔ)的過程，傳輸鏈路的性能也會(huì)影響整體性能。在選型設(shè)計(jì)階段該如何解決該難點(diǎn)?盡量降低對(duì)整體性能的影響?

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解析和解答

鄧毓某農(nóng)信社資深骨干工程師

這個(gè)問題實(shí)際上存儲(chǔ)雙活不可避免要遇到的問題，相比單存儲(chǔ)直接提供讀寫來說，存儲(chǔ)雙活一定會(huì)增加讀寫響應(yīng)時(shí)間，更別說存儲(chǔ)還是跨兩個(gè)不同數(shù)據(jù)中心的，隨著距離的增加，理論上每增加100KM，會(huì)增加1ms的RTT(往返延遲時(shí)間),通常單個(gè)IO總耗時(shí)在1-3ms左右，就會(huì)認(rèn)為單個(gè)存儲(chǔ)I/O處理處于比較高性能的模式，如果加上其他因素，如“數(shù)據(jù)頭處理”和“并發(fā)”，1ms的“理論”延時(shí)增加的影響會(huì)成倍增加，將原本處于高性能模式的IO響應(yīng)時(shí)間拉高，對(duì)應(yīng)用或者數(shù)據(jù)庫來說，“變慢”了。所以存儲(chǔ)雙活的初衷是只是為了高可用性和提高總體并發(fā)、吞吐量，并不是為了降低讀寫響應(yīng)時(shí)間。那么我們?cè)谠O(shè)計(jì)、選型存儲(chǔ)雙活方案時(shí)，就需要考慮如何盡量降低雙活的存儲(chǔ)所帶來的性能降低影響。

我們先來看看一些存儲(chǔ)雙活方案的讀寫流程：

(1)IBM SVC Enhanced Stretch Cluster(ESC)和HDS GAD等

IBM SVC ESC和HDS GAD的讀寫方式都很類似，這里就放在一起來看。

SVC ESC：

HDS GAD：

讀：

ESC和GAD在兩個(gè)存儲(chǔ)拉開到兩個(gè)數(shù)據(jù)中心，形成AA模式的架構(gòu)，對(duì)于讀來說，是兩個(gè)數(shù)據(jù)中心分別對(duì)各自中心的存儲(chǔ)本地讀，這樣讀來說不存在跨站點(diǎn)的RTT，讀性能跟單存儲(chǔ)是一樣的。

寫：

某數(shù)據(jù)中心的寫操作會(huì)先寫到本地控制節(jié)點(diǎn)緩存，然后再跨站點(diǎn)同步至另一控制節(jié)點(diǎn)緩存中，并原路返回，告訴主機(jī)寫操作完成，等到緩存達(dá)到一定的水位時(shí)，再刷入各自底層存儲(chǔ)當(dāng)中，這時(shí)的寫操作存在1倍的跨站點(diǎn)RTT。當(dāng)兩個(gè)數(shù)據(jù)中心都要對(duì)某一數(shù)據(jù)塊寫操作時(shí)，會(huì)先在緩存表對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)塊中加鎖，并同步鎖信息至對(duì)端緩存表，實(shí)現(xiàn)雙活存儲(chǔ)的寫并發(fā)。所以寫也是本地寫的方式，性能跟單存儲(chǔ)比是降低的。

(2)SVC HyperSwap

SVC HyperSwap的HyperSwap卷有master和aux之分，讀寫復(fù)雜度也高很多，master卷所在站點(diǎn)的主機(jī)讀寫是本地讀本地寫，而aux卷所在站點(diǎn)的主機(jī)讀寫方式是轉(zhuǎn)發(fā)模式。

假設(shè)初始化后，Site1的卷為Master卷，Site2的卷為Aux卷

讀：

Site1讀I/O

1.主機(jī)向SVC I/O Group1的任意一個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)送讀請(qǐng)求

2.SVC I/O Group1將該請(qǐng)求傳至Storage Pool1

3.Storage Pool1響應(yīng)請(qǐng)求，并將數(shù)據(jù)傳至SVC I/O Group1

4.SVC I/O Group1將數(shù)據(jù)結(jié)果傳至主機(jī)

Site2讀I/O

1.主機(jī)向SVC I/O Group2的任意一個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)送讀請(qǐng)求

2.SVC I/O Group2將該請(qǐng)求轉(zhuǎn)發(fā)至SVC I/O Group1

3.SVC I/O Group1將請(qǐng)求傳至Storage Pool1

4.Storage Pool1響應(yīng)請(qǐng)求，并將數(shù)據(jù)傳至SVC I/O Group1

5.SVC I/O Group1將數(shù)據(jù)回傳給SVC I/O Group2

6.SVC I/O Group2將數(shù)據(jù)結(jié)果傳至主機(jī)

所以可以看到AUX卷所在站點(diǎn)的主機(jī)需要跨站點(diǎn)讀對(duì)端存儲(chǔ)，存在1倍的RTT，而MASTER卷所在的主機(jī)讀IO和單存儲(chǔ)性能相差無幾。

寫：

Site1寫I/O

1.主機(jī)向Site1的其中一個(gè)SVC節(jié)點(diǎn)2發(fā)送寫I/O請(qǐng)求

2.該SVC節(jié)點(diǎn)2將寫I/O寫入緩存

3.該SVC節(jié)點(diǎn)2將寫I/O同步至節(jié)點(diǎn)1緩存，并同時(shí)通過MM發(fā)送寫I/O至站點(diǎn)2的節(jié)點(diǎn)3和節(jié)點(diǎn)4

4.SVC節(jié)點(diǎn)1、3、4陸續(xù)回復(fù)節(jié)點(diǎn)2的寫響應(yīng)

5.SVC節(jié)點(diǎn)2回復(fù)主機(jī)寫響應(yīng)

6.兩個(gè)站點(diǎn)的SVC節(jié)點(diǎn)分別將緩存寫入各自站點(diǎn)的存儲(chǔ)當(dāng)中

Site2寫I/O

1.主機(jī)向Site2的其中一個(gè)SVC節(jié)點(diǎn)3發(fā)送寫I/O請(qǐng)求

2.該SVC節(jié)點(diǎn)3將寫I/O轉(zhuǎn)發(fā)至Site1的任意SVC節(jié)點(diǎn)2

3.SVC節(jié)點(diǎn)2將寫I/O寫入緩存

4.該SVC節(jié)點(diǎn)2將寫I/O同步至節(jié)點(diǎn)1緩存，并同時(shí)通過MM發(fā)送寫I/O至站點(diǎn)2的節(jié)點(diǎn)3和節(jié)點(diǎn)4

5.SVC節(jié)點(diǎn)1、3、4陸續(xù)回復(fù)節(jié)點(diǎn)2的寫響應(yīng)

6.SVC節(jié)點(diǎn)2回復(fù)SVC節(jié)點(diǎn)3的轉(zhuǎn)發(fā)響應(yīng)

7.SVC節(jié)點(diǎn)3回復(fù)主機(jī)的寫響應(yīng)

8.兩個(gè)站點(diǎn)的SVC節(jié)點(diǎn)分別將緩存寫入各自站點(diǎn)的存儲(chǔ)當(dāng)中

同理，AUX卷所在站點(diǎn)的主機(jī)需要跨站點(diǎn)寫對(duì)端存儲(chǔ)，并且回寫AUX卷底層存儲(chǔ)，總共存在2倍的RTT，而MASTER卷所在的主機(jī)寫IO和單存儲(chǔ)性能相差無幾。

所以很明顯，SVC HYPERSWAP的SVC節(jié)點(diǎn)是跨站點(diǎn)雙活，而存儲(chǔ)則為ACTIVE-STANDBY。

(3)NetApp MCC

MCC的雙活方式實(shí)際上是兩個(gè)數(shù)據(jù)中心的存儲(chǔ)互為鏡像，各自提供不同的存儲(chǔ)服務(wù)。

對(duì)于AGGX來說，為站點(diǎn)A的主機(jī)提供本地讀和本地寫，并通過集群節(jié)點(diǎn)的NVRAM寫日志同步至站點(diǎn)B，維持?jǐn)?shù)據(jù)一致性，也是等到日志達(dá)到水位線，刷入底層存儲(chǔ)當(dāng)中。

對(duì)于AGGY來說，也是類似，為站點(diǎn)B的主機(jī)提供本地讀和本地寫，并同步NVRAM的寫日志至站點(diǎn)A。MCC通過這種方式實(shí)現(xiàn)兩個(gè)站點(diǎn)存儲(chǔ)的雙活，MCC集群節(jié)點(diǎn)也是雙活，但對(duì)于某一應(yīng)用主機(jī)來說，實(shí)則只在一個(gè)站點(diǎn)活動(dòng)。

性能方面，MCC的讀性能和單存儲(chǔ)類似，寫性能存在1倍的RTT。

(4)SVC Vplex Metro

Vplex Metro和其他三種方式都不一樣，是一種分布式的存儲(chǔ)雙活/多活架構(gòu)。Vplex沒有寫緩存，有了分布式緩存，標(biāo)榜為access anywhere

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沒有寫緩存就意味了，主機(jī)對(duì)VPLEX的寫是透寫模式，主機(jī)的寫IO只是經(jīng)過VPLEX的虛擬化直接落入到底層存儲(chǔ)，并在分布式緩存目錄表中記錄這個(gè)寫IO是通過哪個(gè)VPLEX引擎寫入的。當(dāng)需要對(duì)該數(shù)據(jù)塊進(jìn)行讀操作時(shí)，先是在分布式緩存目錄中查找數(shù)據(jù)塊是通過哪個(gè)VPLEX引擎寫入的，然后再通過本地的VPLEX引擎轉(zhuǎn)發(fā)該讀請(qǐng)求至上一次寫入該數(shù)據(jù)塊的VPLEX引擎，通過它來讀取它后端的存儲(chǔ)，最終原路返回。另外，對(duì)于寫入的IO，透穿過VPLEX寫底層存儲(chǔ)時(shí)，還將同步一份IO副本至另一VPLEX引擎的底層存儲(chǔ)。

所以可以看到，對(duì)于某數(shù)據(jù)中心VPLEX的讀操作來說，如果剛好上次該數(shù)據(jù)塊的寫操作時(shí)也是發(fā)在該VPLEX中，那么讀是本地讀，親和性好。如果剛好上次該數(shù)據(jù)塊的的寫操作不是在該VPLEX，那么就需要跨站點(diǎn)進(jìn)行讀操作，親和性弱，存在1倍的跨站點(diǎn)RTT;對(duì)于寫，都是本地寫，只不過需要將該寫IO同步至另一站點(diǎn)的底層存儲(chǔ)，也存在1倍的跨站點(diǎn)RTT。

好了，寫了這么多，將幾種主流的存儲(chǔ)雙活架構(gòu)的讀寫操作流程寫清楚了。簡(jiǎn)單對(duì)比如下：