QLogic緩存SAN適配器實(shí)現(xiàn)OracleRAC閃存加速

眾所周知，任務(wù)關(guān)鍵型數(shù)據(jù)庫應(yīng)用，如 Oracle實(shí)時(shí)應(yīng)用集群（Real Application Clusters，RAC），在進(jìn)行聯(lián)機(jī)交易事務(wù)（OLTP）和聯(lián)機(jī)分析事務(wù)（OLAP）工作負(fù)載時(shí)，需要服務(wù)器和相關(guān)的共享SAN存儲(chǔ)基礎(chǔ)架構(gòu)提供最高的性能級(jí)別。多核CPU和虛擬化技術(shù)的引入，雖然可以提供Oracle RAC服務(wù)器工作負(fù)載所需的計(jì)算資源，但卻增加了服務(wù)器和共享SAN存儲(chǔ)之間高性能、低延遲、可擴(kuò)展的I/O連接的需求。從這一方面而言，閃存存儲(chǔ)加速作為一個(gè)高性能、可擴(kuò)展的技術(shù)解決方案，能夠滿足I/O不斷增長的需求。

閃存存儲(chǔ)加速有2種方式：第一種，閃存技術(shù)作為終端存儲(chǔ)容量設(shè)備取代機(jī)械磁盤；第二種，閃存技術(shù)作為機(jī)械磁盤之間的緩存設(shè)備，擴(kuò)充磁盤容量。那些利用閃存技術(shù)的存儲(chǔ)解決方案目前在市場上已經(jīng)得到了廣泛使用。這些解決方案，包括基于閃存的存儲(chǔ)陣列和基于服務(wù)器的固態(tài)硬盤（SSD），盡管彌補(bǔ)了關(guān)鍵業(yè)務(wù)對(duì)性能的需求，但是在存儲(chǔ)基礎(chǔ)設(shè)施中，卻使用昂貴的基于閃存的技術(shù)來擴(kuò)充容量，并要求重新設(shè)計(jì)存儲(chǔ)架構(gòu)?；诰彺娴拇鎯?chǔ)加速中，有一種新方式是藉由服務(wù)器的閃存集成，也稱為緩存SAN適配器，是市場上最新的創(chuàng)新技術(shù)。緩存SAN適配器使用閃存技術(shù)來解決關(guān)鍵業(yè)務(wù)性能的要求，同時(shí)無縫集成現(xiàn)有的機(jī)械磁盤存儲(chǔ)基礎(chǔ)設(shè)施。緩存SAN適配器可以充分利用容量、可用性和關(guān)鍵任務(wù)存儲(chǔ)管理功能，而這些也是企業(yè)SAN得以部署的目的。

Orion測試結(jié)果：結(jié)果顯示使用QLogic QLE10000后IOPS性能是無緩存操作支持的13倍

從高I/O需求的服務(wù)器來考慮，直接向服務(wù)器添加大容量緩存之后，會(huì)使得訪問頻率高的數(shù)據(jù)最靠近應(yīng)用，從而造成網(wǎng)絡(luò)邊緣大量I/O需求的“暫?！?，因?yàn)檫@一位置對(duì)存儲(chǔ)基礎(chǔ)設(shè)施內(nèi)的擁堵不敏感。這有效地降低了存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)和陣列的需求，提高了所有應(yīng)用的存儲(chǔ)性能（甚至是那些沒有啟用高速緩存的應(yīng)用），并延長了現(xiàn)有存儲(chǔ)基礎(chǔ)設(shè)施的使用壽命?；诜?wù)器的緩存無需升級(jí)存儲(chǔ)陣列，無需在關(guān)鍵網(wǎng)絡(luò)上的數(shù)據(jù)路徑安裝附加設(shè)備，而且還能讓存儲(chǔ)I/O性能隨著應(yīng)用工作負(fù)載需求的增加而線性提升。

為了驗(yàn)證緩存SAN適配器的有效性，QLogic用Oracle ORION工作負(fù)載工具模擬存儲(chǔ)陣列壓力測試。在測試中，緩存SAN適配器顯示了性能的可擴(kuò)展性–IOPS是無緩存操作支持性能的13倍-可滿足如Oracle RAC這樣的虛擬與集群環(huán)境中的獨(dú)特要求。

為了支持解決方案可以跨多個(gè)物理服務(wù)器（包括集群環(huán)境中，如Oracle RAC），緩存技術(shù)需要緩存之間保持一致性。傳統(tǒng)的基于服務(wù)器的閃存緩存的實(shí)現(xiàn)方式不支持此功能，因?yàn)槊總€(gè)服務(wù)器的緩存是“獨(dú)享的”，不與對(duì)方溝通。雖然它們很有效地提高了單臺(tái)服務(wù)器的性能，但是提供跨群集服務(wù)器環(huán)境的存儲(chǔ)加速或利用多個(gè)物理服務(wù)器的虛擬化基礎(chǔ)設(shè)施，則是他們無法做到的。這使得單個(gè)服務(wù)器應(yīng)用中只有很少的一部分能夠享受緩存的優(yōu)勢。

解決之道

緩存SAN適配器采取一種新的方法避免了傳統(tǒng)緩存解決方案的弊端，而不是為每個(gè)服務(wù)器創(chuàng)建一個(gè)分散的獨(dú)立緩存?；陂W存的緩存可以和SAN HBA集成，提供緩存一致性的特色，利用現(xiàn)有的SAN基礎(chǔ)設(shè)施創(chuàng)建一個(gè)可共享的緩存資源，而且這些存儲(chǔ)資源可以分布在多臺(tái)服務(wù)器上。這消除了單個(gè)服務(wù)器的緩存限制，為集群應(yīng)用和高度虛擬化環(huán)境中的高I/O需求，打開了緩存性能優(yōu)勢的大門。

這項(xiàng)新技術(shù)采用新的基于主機(jī)的智能I/O優(yōu)化引擎，提供可集成的存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)連接，一個(gè)閃存界面和必要的嵌入式處理，使所有的閃存管理和緩存任務(wù)對(duì)于主機(jī)來講完全透明。嵌入式多核處理器在板載緩存HBA上透明地執(zhí)行所有的任務(wù)。在操作上唯一需要主機(jī)介入的軟件是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的主機(jī)操作系統(tǒng)的設(shè)備驅(qū)動(dòng)器。事實(shí)上，該設(shè)備對(duì)于主機(jī)來講可視為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的SAN HBA，而且使用的通用HBA驅(qū)動(dòng)程序和協(xié)議棧與傳統(tǒng)HBA使用的一樣，而且這些已經(jīng)是構(gòu)成現(xiàn)有SAN基礎(chǔ)設(shè)施的元件。

最后，新方法為每個(gè)配置的LUN建立一個(gè)緩存所有者，這樣可以保證緩存的一致性，并預(yù)防潛在的緩存浪費(fèi)。在加速器集群中只有一個(gè)緩存HBA是永遠(yuǎn)主動(dòng)緩存每個(gè)LUN上的數(shù)據(jù)。加速器集群中的所有其他成員都通過LUN上的緩存所有者處理該LUN上的所有I/O請(qǐng)求，因此所有存儲(chǔ)加速器集群成員清除同一個(gè)數(shù)據(jù)副本，無需協(xié)調(diào)相同數(shù)據(jù)的多個(gè)副本，減少了由此帶來的復(fù)雜性以及高開銷，緩存一致性一樣能得到保證。

通過單一LUN緩存所有者聚集緩存以及執(zhí)行緩存一致性，這一服務(wù)器緩存解決方案解決了傳統(tǒng)的基于服務(wù)器的緩存中所關(guān)注的問題，這使得在Oracle RAC環(huán)境下，緩存SAN適配器成為實(shí)施基于閃存的存儲(chǔ)加速的首選。