如何彻底解决VDI存储性能瓶颈

效应，提高闪存空间的使用效率并同时提升闪存的使用寿命
– 由于所有数据均保存到物理磁盘，闪存中的数据只是一致性副本，
所以无需对闪存盘进行RAID保护，节省闪存空间．
CASL与传统混合存储方案对比（写入过程）
传统存储 成本昂贵:
§ SLC/ eMLC SSDs § RAID损耗 长时间的随机写 入会导致磁盘性 能瓶颈à
有问题的VM
可提供VM级的数据统计
§ 物理或虚拟存储 § 无需在虚拟机上安排代理 § 将主机，网络和存储的性能数据分离统计
实时找到出现异常的虚拟机
§ 可最快找到对资源使用异常的虚拟机，并将之与 其它正常的生产环境隔离，避免对其它应用造成 影响
虚拟桌面的总体ห้องสมุดไป่ตู้储成本
300%
2x Cost
竞品 1-­‐2个42U满配机柜
Nimble 3U 机柜空间
按照每块10K SAS数据盘能够提供200 IOPS计算， 1000VDI环境需要多少磁盘? • 正常: 150块 (30000/200)? 或 60块+10% SSD • 启动: 204块 (40800/200)? 或 82块+10% SSD • 登录: 400块 (80000/200)? 或160块+10% SSD • 容量：80块（50000/900/0.7)
• 通过添加磁盘架单独扩展容量
• Scale Out • 通过增加存储节点，线性扩展性能和容量 • 自动化负载均衡及冗余链路管理 • 集群中的不同阵列面对同一管理接口
空间扩展
能
存储集群
Backup, DR
备份、归档，长期存储
总部
San Jose, US
联盟合作伙伴
6,000+ >1000
客户 合作伙伴
分支支机构
30+国家
2013 - 2014 远⻅见者象限第一一名 2015 进入入领导者象限！
全新设计的最新一代存储架构
DAS直 连存储
整体式 存储
模块化 存储
自适应闪存 智能存储
1980s
1990s
2000s
Today
• 用户数据：中高性能+大容量 • •
数据更新频繁，增量较大 频繁备份
黄金副本
用户个性 数据 基础架构 (VMware & Microsoft)
• 基础架构：高性能+较少容量 • •
数据变更较少 频繁备份
链接克隆
10
VDI典型存储性能需求分布
Windows 7 典型的“启动boot”操作需要大致25,000个随机磁盘操作， 这部分操作可以分批预启动，降低整体IOPS要求。 Windows 7 典型的“登录login”操作需要大致2,400个随机磁盘操作。 越高的SLA要求，带来越高的IOPS要求。
✔ ✔ ✔
容量性价比
顺序I/O性价比
✗ ✗
容量性价比
(纯闪存储产品扩展容量十分昂贵)
写入稳定性
单盘性能受限，通过增加磁 盘数量可提升性能，但此方 案采购成本高，同时需要占 用更多机架空间，空调和电 力成本，性价比低
写入稳定性有带检验
闪存擦写次数，温度敏感程序 ，写入放大效应都会对数据安 全产生不利影响
实时分析 VDI CS500/CS700 Oracle 存储集群
扩展容量
• Scale Deep • 随容量同步保持性能(更多的闪存缓存)
性
CS500
SQL Server Exchange SharePoint
CS200
CASL算法第五式：免费集成数据保护功能
主站点
VMware HA
次站点
广域网精简复制技术
黄金 副本
用户 数据
黄金 副本
用户 数据
✔ 无需备份窗口 ✔ 即时快速恢复
✔ 高效业务连续性数据保护 ✔ 不影响性能的前提下，降低 RTO/RTO到分钟级
21
秘密武器: VM颗粒度的主动式存储监控
2 K
18K 18K
6 K 3 K
8 K
7K 21K
1 K 3 K
2 K 4 K
8 K 2 K
21 K 11K
1 K 4K
4.5MB=
11K
=9x
512K
512K
512K
512K
512K
512K
512K
512K
512K
No RAID
RAID-3P
CASL算法第三式：Cache Accelerated随机读取优化
250%
200%
150%
100%
50%
0% Nimble Storage Production Array DR Array Competition Storage DR features
CISCO、 VMware、 Nimble Storage—1000 VDI用户参考架构
CISCO、VMware与Nimble Storage共同发布的《虚拟桌 面架构VDI——SmartStack参考架构文档》， 支持 1000个Microsoft Windows 7桌面，仅需采用Nimble Storage CS200存储系统一台 • http://info.nimblestorage.com/cisco-­‐ nimblestorage-­‐vdi-­‐reference-­‐architecture.html • 该参考环境下，每个桌面按照典型的7到10 IOPS性能设计，而CS200产品仅需要配置12块 1TB 7200转NL-­‐SAS磁盘，640GB闪存盘缓存区， 仅占用3U机架空间，耗电量仅为500W。 • Nimble Storage 可提供： ü 每机柜RU空间非常高的虚拟桌面密度 ü 快速资源分配 ü 即使在高峰IO时段，仍能提供极高的系 统响应速 ü 降低大规模系统部署风险 ü 线性性能及存储空间扩展能力
桌面虚拟化
桌面虚拟化软件 完备的最佳实践和方案设计 (VMware View & more) 虚拟机+ Hypervisors
J
物理服务器+网络 存储
CPU，内存分配，网络带宽 等资源需进行精细计算 J XX磁盘，XX端口，XX容量 粗略计算 L
8
为何VDI难以预测真实的存储需求？
服务器虚拟化 桌面虚拟化
启动风暴
IOPS
病毒扫描+补丁
Writes Reads
日常工作
9:00 AM
6:00 PM
10:00 PM
注意：存储性能不足会严重影响用户体验甚至导致服务中断！
VDI存储性能估算
以1000个50GB桌面作为性能估算基准： • 单一用户耗时120秒登录，IOPS= (25000/120) = 208IOPS 每用户。分五批每批200个用户同时登 录，需要40,800 IOPS，该性能压力持续十分钟; • 单一用户耗时30秒登录，IOPS= (2,400/30) = 80 IOPS 每用户。1000个用户同时登录，需要80 , 000 IOPS，该性能压力持续30秒; • 正常工作状态IOPS为20~30 IOPS，则1000用户 系统正常IOPS需求至少为20,000~30,000 IOPS， 该性能必须同时保证; • 按照容量需满足至少50TB可用容量。
View Infrastructure
150 Windows7 Desktops per B230 M2
VDI Cluster (B230 M2)
UCS B230 M1/M2 UCS B230 M1/M2
U C S 5 1 0 8
!
SLOT
1
1
!
A03-D0100SSD-LH
闪存加速读取性能
• 活跃数据动态缓存至闪存空间
– 可提供亚毫秒级的读延迟和高并发吞吐量
• 自适应闪存
– 将闪存做为只读缓存，无需担心闪存数据安全 – 可灵活匹配多变的业务环境，尤其是完全无法预测的VDI环境 – 可进一步提升闪存单盘的性能潜力
• 智能缓存算法
– CASL会自动缓存最近写入的热点数据和与之关联的源数据信息 – 写入闪存时也使用经过压缩的完整条带数据，消除闪存的写入放大
2
!
A03-D0100SSD-LH
!
Reset
2015.10.28 | 北京, 中国
如何彻底解决VDI存储性能瓶颈?
薛友逢 NimbleStorage 存储架构师
Agenda
1 2 3
NimbleStorage公司简介 虚拟桌面存储性能分析 虚拟桌面高性能解决方案
CONFIDENTIAL
2
公司简介
NimbleStorage: 存储转型的先驱者
SSD Disk
Nimble
CASL保证闪存最佳使用效率
快照预留损耗 RAID损耗 闪存磨损空间预留 闪存数据存放层 传统存储 （含混合形态） Nimble 自适应闪存
19
纯闪产品
CASL算法第四式：与业务一起成长
扩展计算能力和缓存区空间
• Scale Up • 扩展闪存盘缓存、计算能力(CPU) • 缓存区扩展过程完全无中断 • 扩展IOPS，同时减少延迟
VMware View
AD/DNS/ DHCP MS KMS View Planner
150 Windows7 Desktops per B230 M2
1000 desktops
7 blades
Virtual Center MS SQL View Composer View Connect
✗
Nimble storage 存储的核心是将闪存和磁盘的优势有效融合！！
CASL算法第二式：Sequential Layout随机写入优化
加速写入性能
» 通过对随机IO进行在线压缩并顺序化整理的操作， 最多可以实现磁盘的１次IO相对于主机端的2000次IO 操作，普通7.2Ｋ磁盘的实际写入性能高达SSD的２倍！
Nimble方案： 12块HDD+4块SSD ！
12
CASL算法-为随机IO而生！
CASL算法第一式：闪存和机械磁盘有效融合
闪存可以提供数十倍于物理磁盘的 性能，已经越来越多被应用于企业 级的应用之中． 机械磁盘可提供低廉的容量成本 ，十分适合扩展容量
✔
随机 I/O 性价比
(单盘30x to 100x性能提升 )
目前业界运行效率最高的存储产品
5
虚拟桌面中的存储
虚拟桌面的基本类型
• • • • 办公型用户 知识型用户 资源型用户 公用型用户
• •
局域网(LAN) 广域网 (WAN)
• • •
虚拟桌面 远程桌面(N:1) 应用虚拟化
7
虚拟桌面系统规划现状
客户端 (笔记本, 桌面, 瘦客户端, 移动 设备等)
“用于VDI的存储需求更加难以预测，所以往往需要按照最为苛刻的 条件来计划，并预留更多的存储资源，以应付多变的工作负载. -TechTarget研究所
VDI典型的存储容量分类：
按照存储用途分类：
• 黄金副本：高性能+较少容量 • •
数据变化较少 定期备份
Nimble 性能优异成本节省
§ 在线压缩进一步 提升闪存可用空 间
§ 顺序化写入算法 可加速随机IO的 持续写入并保证 优异性能，无需 使用SSD
SSD Disk
CASL与传统混合存储方案对比（读取过程）
传统存储
如闪存读“命中” 性能提升 如闪存“未命中” § 需要进行高成本 的数据迁移，同 时对系统整体性 能造成影响 § SSD 需要过量分 配 § 迁移颗粒度过大， 会影响数据迁移 的实时性和有效 性 § 闪存读命中，性 能提升 § 闪存空间效率优 势： 无需RAID, 在线压缩 § 如闪存“未命 中”, 将数据复制 到闪存，无需数据 反向迁移 § 迁移颗粒度细， 时效性强，更适合 VDI