前方高能預(yù)警：10 微秒級(jí)云存儲(chǔ)，性能直沖云霄

從 SpaceX 的“靈感 4 號(hào)”全平民太空之旅，

到神舟十二號(hào)載人飛船返回艙成功著陸。

這十來(lái)天，我們的太空有點(diǎn)忙。

這些飛船上收集的寶貴數(shù)據(jù)，

如何安全、可靠地存放和處理？

NASA 的回答是：咋不上天呢？

數(shù)據(jù)完全可以放在云上的硬盤(pán)——云存儲(chǔ)之中。

就在你看到的這段文字的同時(shí)，NASA 發(fā)射的衛(wèi)星 Sentinel-6 Michael Freilich 正在地球上空翱翔，采集氣象數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)將會(huì)傳送到名為 Earthdata Cloud 的云平臺(tái)中，供科研人員和大眾使用[1]。NASA 之所以像廣大處于數(shù)智化轉(zhuǎn)型期的企業(yè)一樣，做出這樣的選擇，一則因?yàn)閿?shù)據(jù)量越來(lái)越大，再者，對(duì)于海量數(shù)據(jù)的性能、擴(kuò)展性、靈活性以及可用性，云存儲(chǔ)都是不二之選[2] 。

前不久，騰訊云發(fā)布了經(jīng)過(guò)英特爾軟硬件技術(shù)深度優(yōu)化的極速型固態(tài)盤(pán) CBS 云存儲(chǔ)產(chǎn)品，其讀時(shí)延只有 40 微秒，是業(yè)界首個(gè) 10 微秒級(jí)極速型云硬盤(pán)[3] ，可幫助企業(yè)在性能密集型業(yè)務(wù)場(chǎng)景下得到極速云存儲(chǔ)體驗(yàn)。

時(shí)延 1 微秒，軟硬優(yōu)化更高能

根據(jù)前瞻產(chǎn)業(yè)研究院的調(diào)查，2019 年，企業(yè)云存儲(chǔ)占中國(guó)云存儲(chǔ)市場(chǎng)的 98.6%[4]。可見(jiàn)，云存儲(chǔ)對(duì)于企業(yè)來(lái)說(shuō)越來(lái)越重要。隨著 5G、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等應(yīng)用的不斷深入普及，企業(yè)對(duì)于云存儲(chǔ)低延遲的要求也越來(lái)越高。為了響應(yīng)客戶(hù)的需求，騰訊云的 CBS 產(chǎn)品在原有基礎(chǔ)上，使用英特爾® 傲騰™ 持久內(nèi)存作為存儲(chǔ)核心，并與英特爾的工程師合作，引入英特爾 SPDK 開(kāi)發(fā)套件，優(yōu)化CBS 底層存儲(chǔ)引擎，以強(qiáng)大的技術(shù)實(shí)力喂飽讀寫(xiě)密集場(chǎng)景對(duì)性能的血盆大口。

騰訊云 CBS 產(chǎn)品存儲(chǔ)系統(tǒng)架構(gòu)

過(guò)去，網(wǎng)絡(luò)常常是數(shù)據(jù)讀寫(xiě)的瓶頸，但現(xiàn)在是 5G 時(shí)代，端到端的網(wǎng)絡(luò)時(shí)延已經(jīng)可縮減到 1 毫秒（1000微秒）。騰訊云的 CBS 在沒(méi)有使用英特爾®  傲騰™ 持久內(nèi)存之前，數(shù)據(jù)落盤(pán)過(guò)程需要對(duì)固態(tài)盤(pán)執(zhí)行兩次寫(xiě)操作，帶來(lái)近百微秒時(shí)延，從而制約 CBS 產(chǎn)品整體性能。同時(shí)，NAND 固態(tài)盤(pán)的塊寫(xiě)入模式，一方面效率低，另一方面也大幅降低使用壽命，增加硬件成本。

騰訊云既有極速型 CBS 產(chǎn)品數(shù)據(jù)落盤(pán)過(guò)程

英特爾® 傲騰™ 持久內(nèi)存使用全新的底層媒介技術(shù)，同時(shí)以創(chuàng)新的存儲(chǔ)層理念，填補(bǔ)了內(nèi)存和存儲(chǔ)之間的性能差距，不但提高了存儲(chǔ)密度、單位存儲(chǔ)成本更低、增強(qiáng)讀寫(xiě)性能，同時(shí)提供持久化的存儲(chǔ)能力，可以按字節(jié)尋址。新一代英特爾® 傲騰™ 持久內(nèi)存 200 系列，內(nèi)存帶寬更是提高了 32% 。有了革新底層技術(shù)的支持，數(shù)據(jù)落盤(pán)過(guò)程也得以?xún)?yōu)化，只需一步完成，因此，英特爾® 傲騰™ 持久內(nèi)存的讀寫(xiě)時(shí)延可控制在 1 微秒之內(nèi)。

英特爾® 傲騰™ 持久內(nèi)存 200 系列

為了將英特爾® 傲騰™ 持久內(nèi)存的性能發(fā)揮到極致，英特爾工程師和騰訊云一起，使用英特爾持久內(nèi)存開(kāi)發(fā)包（Persistent Memory Development Kit，PMDK）提供了編程模型和化境，幫助用戶(hù)以更細(xì)致、準(zhǔn)確的方式控制寫(xiě)入流程，同時(shí)提升整個(gè)系統(tǒng)基于持久內(nèi)存方位的寫(xiě)入性能。

優(yōu)化后騰訊云極速型 CBS 產(chǎn)品數(shù)據(jù)落盤(pán)過(guò)程

騰訊云 CBS 軟件層面的優(yōu)化當(dāng)然不只這些，工程師們針對(duì)架構(gòu)、存儲(chǔ)引擎和硬件基礎(chǔ)設(shè)施，還支持了遠(yuǎn)程直接數(shù)據(jù)存取（Remote Direct Memory Access，RDMA）協(xié)議和其他優(yōu)化方法，重點(diǎn)是如下兩方面：

01 從底層算法入手，優(yōu)化 CBS 存儲(chǔ)引擎；

02 優(yōu)化 NVMe 固態(tài)盤(pán)的 IOPS 和時(shí)延性能，其中用到英特爾提供的 SPDK（Storage Performance Development  Kit）開(kāi)發(fā)套件。

軟硬兼施、多重優(yōu)化之后，騰訊云的 CBS 產(chǎn)品取得如下收益：

數(shù)據(jù)讀寫(xiě)時(shí)延大幅縮短；

系統(tǒng)使用壽命有效提升；

增強(qiáng)存儲(chǔ)空間使用效率。

測(cè)試結(jié)果顯示：新一代騰訊云 CBS 存儲(chǔ)的整體寫(xiě)時(shí)延從 120 微秒下降到 60 微秒，整體讀時(shí)延從 130 微秒下降到 40 微秒，IOPS 高達(dá) 200 萬(wàn)，性能超越本地 NVme 盤(pán)，獲得有效提升。

新方案令 CBS 產(chǎn)品讀寫(xiě)時(shí)延顯著下降

未來(lái)，英特爾和騰訊云的合作，還將繼續(xù)深入?；诘谌⑻貭?reg; 至強(qiáng)® 可擴(kuò)展處理器，更多內(nèi)核、更優(yōu)化的架構(gòu)和更大的內(nèi)存容量，將為云存儲(chǔ)、云服務(wù)提供更強(qiáng)勁的性能，讓眾多身處數(shù)智化轉(zhuǎn)型中的企業(yè)可以換擋提速，體驗(yàn)更上一層樓。

[1] From space to ‘the cloud’

https://www.raytheonintelligenceandspace.com/news/feature/space-cloud

[2] Earthdata Cloud Evolution

https://earthdata.nasa.gov/eosdis/cloud-evolution

[3] 科技云報(bào)道：率先邁入“10微秒”時(shí)代，騰訊云存儲(chǔ)跑出加速度

https://www.sohu.com/a/467035877_429401

[4] 2021年中國(guó)云存儲(chǔ)行業(yè)市場(chǎng)現(xiàn)狀及發(fā)展前景分析 未來(lái)5年市場(chǎng)規(guī)?；?qū)⒊?800億元

https://bg.qianzhan.com/trends/detail/506/210425-7df15c45.html

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