SmartX引领超融合迈向核心业务的关键一步

与相对较为割裂的传统架构IT基础设施相比，超融合以其对系统的简化性被越来越多的企业所接受，无论是公有云还是私有云客户，都在尝试借助这种交付方式使得IT部署和运营更为高效。不过，随着超融合逐渐向关键业务渗透，客户在将超融合应用于核心系统并替换裸金属服务器和全闪阵列时，或多或少仍对超融合在计算虚拟化和网络或存储层的延迟和性能有所担忧。

为此，SmartX早在2019年就启动了代号为“Sailfish”的项目，通过软硬件协同优化来实现高性能和低延迟，并于6月17日正式发布了基于核心软件SMTX OS与英特尔傲腾持久内存的高性能、低延迟超融合解决方案与SmartX Halo P系列一体机。在集群测试中，只需要3个节点P系列一体机，即可达到120万的IOPS，同时应用端延迟保持在100us以下。

“Sailfish”项目

一直以来，性能都是核心业务系统最为关注的因素之一，也是SmartX起初就在努力的方向。自2015年发布首个版本开始，SmartX通过不断优化持续提升着产品的性能体验，此次与英特尔傲腾持久内存的结合，堪称SmartX超融合产品“有史以来最大的性能提升”。

“为了解决客户的疑虑，结合英特尔推出的新产品，我们做了一个联合的整体解决方案，包括从硬件到软件，对系统做了大升级，来充分发挥软件和硬件结合的优势，以及超融合本身的优势。”SmartX联合创始人兼CTO张凯表示，“我们通过一些测试来验证我们在性能上已经达到甚至超越了传统中高端存储所达到的性能，客户完全可以把最核心的应用系统，例如甲骨文的数据库、SQL Server数据库等等迁移到超融合上。”

通常来讲，非易失性内存由上至下可分为Cache、DRAM、HDD/SSD层级，最上面的容量较小、单位成本高、性能快，层级向下与之对应相反，以访问延迟为例，内存和SSD可以有百倍的差距，后者能够被持久化而前者则不行，导致软件优化难以打破硬件的瓶颈。对此，英特尔提出的傲腾持久化内存就是在DRAM和SSD之间增加了一层——Persistent Memory，兼具了DRAM和SSD的部分特性，如1微秒以下的超低延迟、支持掉电保护的非易失性等，以及接近内存的可靠性，并且可以按字节访问。

英特尔傲腾持久化内存

在部署模式上，傲腾持久化内存支持Memory Mode和App Direct Mode两个模式。其中，Memory Mode可在提供高容量内存的同时，额外搭配一个“缓存”，来满足客户对于大容量、高性价比的需求，此前SmartX基于傲腾持久化内存Memory Mode模式的一体机已在金融行业部署使用，应用于VDI、开发测试等场景。至于另一种模式App Direct Mode，即是SmartX这一次与英特尔傲腾持久化内存的最新合作成果，与Memory Mode不同，傲腾在App Direct Mode中具有非易失特性，特定的应用程序可直接访问由英特尔傲腾持久内存带来的独立持久内存资源。

当然，要在超融合架构中将持久化内存的优势发挥到最大化并不是一件容易的事情，挑战主要有两个方面。张凯介绍称，首先就是超融合系统的特点使得存储、计算、应用会运行在同一台物理机上，意味着管理或存储程序有可能“抢占”内存和CPU的资源，因此要在有限资源的情况下把硬件性能充分体现出来。其次是虚拟机和存储之间的访问请求在IO路径上链条较长，会在路径上造成性能损失，因此要优化每一个可能经过的模块，否则就会出现木桶效应，让某一个模块的短板影响全局效果。为了让效能最大化，SmartX从三个维度进行了优化。

虚拟化层面，SmartX定制了虚拟化Hypervisor软件栈，对Hypervisor、Kernel、存储涉及的流程全面升级，并在SmartX的存储机和用户的虚拟机之间搭建了Shared memory。“我们通过Shared memory的方式可以起到Bypass整个Hypervisor、Bypass Kernel的效果，同时，我们启用了polling的模式，使得在做消息传递的时候不会产生任何中断，最大化发挥了整个存储系统的性能。”张凯说。

存储网络层面，存储网络可以复用客户已有的以太网，除了支持TCP/IP软件栈的通信方式，还支持RDMA，包括InfiniBand和RoCE。如果客户的数据中心没有InfiniBand的基础设施，那么就可以直接利用RoCE在数据链路层上复用以太网的组件。此外，由于网络协议栈是网卡实现的，可以大幅降低系统经过的模块数量和延迟，客户无需对已有网络设施进行升级就能享受到硬件加速的红利。

SmartX超融合软件产品SMTX OS

存储层面，SmartX将傲腾持久化内存用作缓存层，支持傲腾持久化内存和SSD的混合模式，把热数据置于持久化内存，冷数据或访问没那么频繁的数据置于SSD。为了保证数据的可靠性和高可用性，缓存数据会以副本的形式保存到其他节点中。除此之外，SMTX OS利用持久内存的字节访问特性重新设计了日志，有效解决日志写放大问题，并通过DMA方式，将内存与持久内存之间的数据拷贝任务，下放到硬件中完成，大幅提高了内存拷贝的效率，在提升存储性能的同时，不会产生额外的CPU资源需求。

测试环境

集群测试

在实际测试环境中，SmartX在三台物理机上各启动了一个虚拟机运行fio server，并通过fio cliet连接了三个fio server。在单节点性能上，优化后运行在SmartX Halo P系列一体机上的单个VM性能可以达到48万IOPS，提升了3.2倍，单次访问延迟从127微秒降至18微秒，整体延迟下降了85%。集群测试中，三个VM的8KB随机混合读性能可以达到120万IOPS，是全闪阵列的1.4倍，顺序读带宽达到25GB，是全闪阵列的2.1倍，延迟低于100微妙。张凯表示：“我们完全不输于甚至远远领先于传统的中高端存储，用户完全有信心把最核心的应用迁移到超融合架构上。”

性能对比

与传统中高端存储对比

足够好的高性能和低延迟意味着SmartX可以满足客户更为严苛的应用需求，例如核心数据库、高密度服务器，以及机器学习等AI场景。“如果客户要跑很多的VM，对每一个VM的IO要求又非常高，就会很适用。”张凯谈到，“因为如果本地的单个物理机提供的性能达不到VM的要求，就只能把VM拆分到多个物理机上，这样就没有办法达到非常高的密度，如果想达到超高密度，节省物理机的数量，就需要本地的存储能够提供非常高的性能来支撑高密度虚拟化服务。”

凭借优异的产品稳定性与特性，SmartX产品已经被金融、保险、制造、地产、零售等多个行业的企业应用于生产环境中，并随着业务发展进行扩容。此外，SmartX还在积极推进基于超融合的私有云解决方案，并且在某大型国有银行和券商落地了超融合+第三方云管理平台的解决方案，帮助客户加速完成IT基础架构的云化改造。

SmartX服务的客户群持续增长

SmartX CMO兼战略合作总监库依楠透露，SmartX正在逐步增加云原生相关的产品和解决方案投入，例如支持容器部署的分布式存储，以及虚拟化容器统一管理和编排等。“我们的演进依赖于如何才能用超融合真正替代用户原有的基础架构。”库依楠说，“SmartX的核心模块都是自主开发，这是SmartX区别于很多其他厂商的地方。我们强调新IT基础架构的生产就绪能力，要有足够的案例把它应用在生产环境中。如果大家看我们的案例，业内能够匹配的只有几家国外厂商，而相较国外厂商来说，我们的本地化服务又是非常有优势的，这就是为什么SmartX在中高端市场会有很强的自主特色。”