2018/04/27

存储极客谈“为什么说VSAN与Dell SC渐行渐近？”

唐僧

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最近业内有本很火的书《软件定义存储：原理、实践与生态》，其主要作者叶毓睿（Peter Ye）先生现任VMware存储架构师，曾任职于EMC、Compellent和戴尔公司，在书中撰写了包括VSAN在内的多个VMware相关章节，以及“内存虚拟化与SDS及Dell Fluid Cache”。

从这个技术背景来看，我觉得书中或许可以做些进一步的分析？比如VSAN与Dell SC（Compellent）之间有没有共通之处？软件定义存储与传统阵列之间有哪些互相借鉴等。而恰好我之前对这方面有过一点思考，在此整理下自己的心得，希望能抛砖引玉吧。

再谈SSD缓存 vs. 自动分层存储

去年我们曾经撰写过《存储极客：自动分层存储 PK. SSD缓存》一文，算是个初步的讨论。前不久又看到有同行朋友在评价孰优孰劣，当然技术只是一方面，有时也会存在商业立场的因素。本文我想更多从设计取舍的角度来谈，每种技术都有其不足或者说代价，只看对具体的用户环境哪种更合适罢了。

首先以VSAN为例，在它的SSD+HDD混合存储配置中，默认的读/写缓存比例为7:3。其中SSD写缓存也被称为日志，进入的数据除了被覆盖写入所合并的那些，最终都是要落到HDD层的。

自动分层存储则会有个优先写入位置，比如像Dell SC为了保证写性能，会一直写入高性能Tire1分层的RAID 10区域，然后再生成Replay（快照）后台定期将数据转存为RAID 5/6或者移动到Tier2/3容量分层。

这里还是先讨论SSD+HDD自动分层，Dell SC是个读写分离的设计，一旦数据“下沉”移动到Tier2/3，再有读操作访问就要依赖所在分层的磁盘性能。为了进一步实现冷热数据自动调度的智能，它还包含一个数据回迁的策略，也就是会长期统计页面（数据块）的活跃度。

表面上看SSD缓存的机制相对简单，但也有不足之处——比如闪存容量不计入用户总存储空间，并且通常不能配置太大。自动分层存储在这些方面要好一些，而用户在实践中也有需要注意之处，特别是初次做配置应该听从专业人员的建议，这里也体现出存储顾问经验的重要性。

而到了全闪存时代，有人说不再需要分层存储了，而我却看到自动分层的设计也可以因为All-Flash而变得更加简单高效。

VSAN和Dell SC全闪存殊途同归？

也许有读者朋友会问：一个是软件定义的分布式存储，一个仍属于传统双控阵列，它们之间有可比性吗？

从前我也不这样认为，而在去年撰写的《vForum随笔：全闪存VSAN和Nimble CASL的创新》一文中，可以看出有些变化了。

VSAN的第一个版本随同vSphere 5.5发布，从vSphere 6.0开始，新的VSAN正式支持全闪存配置。所有写入数据一律进入写性能/寿命相对较高的缓存层SSD，然后逐渐“下沉”至相对廉价的容量层SSD；由于两种SSD的读性能并没有明显的差距，因此不再需要专门设计读缓存，容量层的数据直接读就好了。

讲到这里，如果是对Dell SC系列存储比较熟悉的朋友，估计也会有和我一样的感觉，是不是比较相似呢？

上面这张图，冬瓜哥在《浅析固态介质在存储系统中的应用方式》一文中也曾引用，我在这里不做过多讲述，有兴趣的读者可以点击上述文章链接。

Compellent数据分级的精髓在于和Replay（快照）技术紧密集成。当然Dell SC不只支持2个分层，在写密集型 + 读密集型SSD基础上还可以加入磁盘来存储更“冷”的数据。

根据上图中的5种配置文件，在同一台SC阵列当中也可以混合使用不同的自动分层存储策略。比如第三种是比较常用的全闪存SLC+MLC（资料有点老了，现在的写密集型SSD不一定都用SLC）；而像Oracle redo log这样的写密集型数据采用第二种配置（或者全硬盘RAID 10）不做数据调度显然更合适一些。

至于VSAN呢，我觉得更多考虑的是简单易用，支持虚拟化环境中的大多数应用即可，因此目前全闪存还只能分层。不过也有同行朋友看了我当初写的这些之后，认为将来VSAN也可能支持“单一分层”的全闪存配置。

类似的情况还出现在Peter在《软件定义存储：原理、实践与生态》一书185页所写：“全闪存配置中的持久化层是SSD，被频繁写的数据（也即热数据）仍然停留在缓存层，而那些较少访问的数据才会被刷进持久化层（也即提供容量的SSD）。”

而就像我在《为什么说全闪存VMAX替代不了XtremIO？》一文中写的，Dell SC全闪存分层的建议是每天业务不繁忙时段执行一次数据迁移（时间和频率可调），将写密集型SSD分层中的数据尽量转移到读密集型SSD，从而保证第二天新的写入获得最好的性能。

这里我们可以看到全闪存阵列与大多数Server SAN/超融合存储之间的设计理念有些不同。同样是数据在不同存储介质之间的“刷盘”动作，VSAN等的执行策略不算积极，这样在长时间持续写入压力后容易出现与后台调度任务的性能争用；而Dell SC则会尽可能避免这种情况，可以说各有侧重吧。

重删/压缩时机：再次不谋而合

随着时间的发展，在《全闪存专享：VSAN 6.2重复数据删除、纠删码浅析》一文中，我介绍过VSAN 6.2的“近线”重删和压缩设置在disk group这一级别，只在全闪存配置VSAN从缓存分层“下沉”数据到容量分层时执行，并在重复数据删除之后进行压缩。

这一点，又让我想起了Dell SC存储的数据压缩和重删功能。

与戴尔SC存储阵列相比，VSAN 6.2的数据缩减功能

只是相当于图中右上方这一种全闪存分层配置

作为一款“软件定义”的双控存储阵列。戴尔在SCOS存储软件——Storage Center 6.7版本中引入数据压缩：除了单层、RI（读密集型）/ WI（写密集型）SSD分层全闪存阵列之外，在全HDD阵列和混合阵列配置上也可以打开压缩功能，如上图。

而到了前几个月推出的SCOS 7.0软件版本，重复数据删除也成为一个选项。即打开重删时一定有压缩，而压缩则可以单独开启。

除了“智能重复数据删除之外”，SCOS 7的增强特性中还包括Live Migrate – Federation（可以理解为建立在Live Volume双活基础上的存储联邦）、QoS和VVoLs；另外Dell Storage Manager统一管理平台加入了SC（Compellent）和PS（EqualLogic）之间跨产品家族的双向存储复制，而不只是一次性迁移。

VSAN 6.2中的数据缩减特性，和戴尔SC阵列的增强型压缩有些类似，都是通过与自动分层存储（Tier）/缓存分层（Cache）机制相结合，其重删/压缩动作成为定期执行的后台任务，从而有效避免了数据写入高性能分层时的性能影响。

VSAN 6.2为什么只在全闪存配置上支持重删和压缩？除了闪存更需要提高利用率之外，我觉得这个问题从技术原理上不难回答：因为传统SSD+HDD的VSAN配置中闪存和硬盘的容量配比官方建议1:10，由于读写性能都比较依赖SSD，缓存中读/写缓存默认比例又是7:3，此时SSD写缓存只有大约卷容量的3%。一旦占满导致数据向后落硬盘时，如果加入重删/压缩很可能会影响到性能体验。

相比之下，Dell SC存储的配置灵活性要大许多，不同分层的盘数、容量比例可以按需设计，而且Tier1也是优先保证写入数据的。正如我以前表达过的，这些是产品定位和设计理念上的不同，没有绝对的好坏之分。

总之，传统集中式存储也罢，分布式的软件定义存储也罢，为了应对需求而采用类似的技术是很正常的。站在这个角度来就会发现它们之间存在一些有意思的联系。