平民全闪存跑车:Oracle数据库存储“山寨”大法

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在《不靠写缓存：更多百万IOPS的双节点存储软件》一文中，我给大家介绍了微软SOFS（Storage Spaces）共享SSD/磁盘的高可用文件存储方案。本文继续讨论几款IOPS达到百万水平、轻量级的块存储软件方案。

1、依赖Oracle ASM存储管理器（镜像保护）

上图中的英文字样“Exadata”我想大家都不陌生。从某种意义上说，Oracle Exadata是将Cell存储节点中的SSD/HDD通过IB网络暴露给前端数据库服务器，由ASM来统一管理。

这时可以选择Normal单冗余（双副本）和High双重冗余（三副本）两种保护策略，而正是由于ASM的强大，催生了不少“山寨”Exadata的产品。

国内的先不提了，上图是一家国外公司FlashGrid专门针对Oracle RAC和ASM集群推出的“Open Storage Software”，从上图来看好像是用戴尔服务器加上NVMe SSD组成的超融合方案。

根据这个架构，3节点集群中的所有SSD均通过iSCSI/iSER target暴露给每台主机，然后应该是用ASM组成3路镜像。关于Read-Local技术就是优先读本地，比如在Node 1上读取SSD 1的数据就不会绕道另两个节点了。

记得一位朋友曾经对我说过ASM Mirror的一个问题：RAC集群的仲裁盘放哪里，能否在一些故障时满足投票规则？上面的方案每个主机自身都有单点，即使非超融合的双机双柜也要考虑这个问题。对此有一种解决办法是把仲裁盘放在外部NFS上。

在不久前的闪存峰会上，达沃时代CTO雷迎春博士曾经表示：“超融合的HA要考虑计算节点和存储两个部分，因此比普通的ServerSAN要复杂”。

上面是FlashGrid的2节点Normal冗余方案，我们看到除了数据Failure Group里的SSD互相配对之外，Quorum（仲裁盘）Failure Group在NFS上占用了100MB文件存储空间。

在3节点的High冗余配置中，FlashGrid将Quorum Failure Group的数量增加到2个。

从测试数字来看，当每个节点4个Intel SSD DC P3700时，2 / 3节点的8KB读IOPS分别超过160万和240万IOPS。可见本地读对性能发挥还是很有帮助的。

据我了解，类似FlashGrid的方案还有不少，比如国内的沃趣（前年我写的《IDF14：全闪存VSAN、缓存Hadoop和高可用》一文中有提及）、云和恩墨zData、宝存的Oracle数据库一体机等。与OracleExadata相比他们解决了基本存储管理，都不再需要传统共享阵列，但是不具备SmartScan这样的高级软件特性。

相对于传统存储，使用这类一体机的硬件性价比更好，同时对方案提供商的服务能力要求更高，或者用户DBA较强敢于自己搞定ASM。外加仲裁/表决盘的实现机制，感觉多少还有些不够完美，那么受否有各方面比较均衡或者说折中一些的产品呢？

2、SanDisk ION/Dell DAAD系统（同步复制高可用）

如图，上半部分的4个RAC数据库节点、私有网络和公共网络配置都属于常规，下面的存储连接使用FC SAN光纤通道存储网络，数据放在Dell AccelerationAppliances for Databases（DAAD）上。

DAAD分为Standalone和HA两种版本，前者使用基于主机的镜像，而后者则是自身具备HA特性。本文讨论的主要是表格中右边那种。

DAAD（HA）在硬件上就是2台戴尔服务器加上PCIe闪存，并通过双路40-56Gb/s的以太网或者InfiniBand互连，其核心软件是SanDisk ION Accelerator。关于ION的身世，四年前我曾经撰文一篇《Fusion-io软件定义存储：全闪存阵列DIY时代？》（有兴趣的读者可以访问
http://storage.chinabyte.com/18/12398018.shtml），后来Fusion-io被SanDisk收购，SanDisk又被WD-HGST收购。

之所以我们将ION称为轻量级存储软件，因为它的实现原理比较简单。根据这个架构图，每个ioDrive PCIe闪存卡被切成两半，通过高速网络在两个DAAD节点之间同步复制（互备）。整个HA对中的8块闪存卡最终由每节点各自导出4个存储卷。

与Oracle ASM从数据库端实现数据的多份写入不同，ION/DAAD的闪存保护和高可用都是自身完成，不改变用户对传统存储的使用习惯。它的另一个优势是支持多种存储网络，Target类型比较丰富，除了16Gb FC之外，还有40Gb iSCSI和56Gb InfiniBand（SRP）。

从当年的DAAD 1.0到现在DAAD 2.0的性能提升比较大，我理解一方面是因为闪存卡升级，此外软件优化可能也有。值得注意的是6.4TB的性能不如3.2TB，看来容量也不总是越大越好。

190万IOPS的数字比前面FlashGrid的2节点要高，不过值得注意的是这里是4KB随机读而前面为8KB，此外DAAD采用数据库/存储节点分离式部署而不是超融合。

我们知道闪存的写性能总是比读差不少，记得我们在《SPC-1 IOPS被刷到500万，说不是因为内存你信吗？》一文开头曾经交待过，MemblazeFlashRAID使用8个PBlaze NVMe SSD做本地RAID 5随机写测得IOPS在35-40万。ION/DAAD有节点间同步数据的开销，混合读写IOPS表现为66万，超过一般的中端存储阵列不成问题。

3、管理界面决定易用性、DRBD的进展

上图是DAAD的管理界面，比较简单的风格，可以看到ioDrive闪存卡位于哪些PCIe插槽及其状态，还有性能监控等。

记得当年同行专家曾告诉我ION是基于DRBD开源项目研发的。我想除了性能调优之外，另外一个增值点就是GUI管理体验。如上图，左边的菜单包括卷、存储池、Initiator、Target、Fusion ioMemory闪存卡、主机和集群；右边是展开的Initiator界面，其中可以添加/编辑HBA卡的WWN，管理主机组等。

由上述功能，我们可以把基于ION软件的DAAD称为一个轻量级的全闪存阵列，Oracle的仲裁盘也可以放在上面。而像快照、远程复制等传统阵列的高级软件功能它是不具备的，数据库用户可以考虑采用Oracle Data Guard这样的数据库级别的复制保护技术。

既然提到了DRBD（Distributed Replicated Block Device），我们也简单出示一下其原理，从上图来看并不算复杂。

目前最新的版本是DRBD9，有朋友说支持分布式了，按照这个示意图我觉得更像一对多复制（一主多从）吧？

如果您对DRBD等比较熟悉，也许可以尝试下搭建自己的同步复制+HA块存储设备，每人的效果可会有些差异。SanDiskION/戴尔DAAD则是专门针对数据库定制的目标高性能、包含支持服务的全闪存系统商业产品。

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