戴尔预览神秘Fluid Cache for SAN加速方案

前不久在德克萨斯州奥斯汀市总部举办的Dell World大会上，戴尔展示了最新Fluid Cache for SAN缓存软件。

Fluid Cache软件旨在提升PowerEdge服务器直连存储体系的性能表现。这款基于集群化结构的软件源自2011年6月戴尔对总部位于俄勒冈州波特兰市的RNA Networks公司的收购。RNA Networs是少数创造出能够将多套x86系统整合为整体共享式内存集群的技术企业之一。（其它几家企业包括目前由甲骨文持有的Virtual Iron以及知名度最高的此类软件供应商ScaleMP。）
RNA公司由2006年由Ranjit Panda（曾效力于英特尔公司奔四芯片开发组并参与过InfiniBand互连技术的研发）以及Jason Gross（曾与Panda一道在SilverStorm Technologies公司进行过数据库集群化工具开发）所创建。该公司拥有多位来自克雷、英特尔、QLogic（收购了SilverStorm）以及Akamai Technologies的工程技术人员。该公司的软件产品能够跨设备集群建立起一套共离式全局内存空间，从而在保存内存一致性的同时避免像对称多处理（简称SMP）或者非统一内存访问（简称NUMA）服务器集群那样引发高度耦合——该软件能够使操作系统副本将集群视为单一设备。

摆脱了现有方案的紧耦合特性，RNA软件利用标准InfiniBand或者以太网将各设备连接起来，并将每个服务器节点的个别主内存转化为一整套全局内存空间、从而使所有节点都能将其视为逻辑主内存且加以访问。事实上，每个节点都相当于拥有整个集群的全部内存，而作为该软件核心的信息传递引擎以及指针更新算法允许所有工作负载使用信息传递协议——这一点对于数据库、金融服务以及科学模拟应用意义重大——从而在水平扩展多服务器节点计算性能的同时仍然将其主内存作为单一资源池。

在Fluid Cache软件的辅助下，戴尔得以创建出一套全局共享式闪存存储池来代替主内存——这就是Fluid Cache for SAN。这套新方案的基本思路在于利用服务器集群运行该软件，并利用闪存存储对将数据保存在外部SAN中的应用程序进行性能提升。这样一来，闪存将始终处于服务器内部，这种与处理器距离更紧密的设计能够显著提升应用程序的性能表现。在戴尔公司PowerEdge营销业务执行理事Brian Payne半开玩笑地将其在读取与写入方面的表现称为“缓存区域网络”。

“利用基于闪存的阵列，大家同样可以获得非常出色的IOPS，”Payne指出，“但闪存阵列永远无法实现我们这样的低延迟。”

为了确保完整性，所有数据都将被写入到一块Express Flash驱动器当中、然后再写入另一块，除非第二套副本已经写入完成并通过验证，否则数据将始终处于锁定状态。接下来，系统将选择合适的时间段将这部分热门数据传输到后端Compellent SAN当中作为永久存储。与之相类似，读取频率较高的数据也将被从Compellent SAN当中提取出来并保存在Express Flash模块当中。

在本届DellWorld大会的演示环节，戴尔拿出了一套由八台PowerEdge R720服务器组成、各配备至强E5处理器并运行Linux系统的集群，其中每套系统配备两块磁盘驱动器用于保存本地操作系统与数据库软件、另外还配备两套戴尔与Micron Technology协作开发的Express Flash PCI-Express闪存模块。这些Express Flash模块与PCI-Express插槽对接，因此能够提供比SATA或者SAS闪存驱动器更出色的性能表现。在这种情况下，戴尔方面对350GB Express Flash模块进行了测试；根据Fluid Cache软件产品规划师Brian Martin的说法，这两套Express Flash模块（属于热插拔单元，外观与普通磁盘驱动器类似但能够直接接入服务器正面的插槽当中）在PCI-Express 2.0连接下的传输能力甚至超过了那些支持PCI-Express 3.0连接的服务器。另外，其每秒I/O操作（简称IOPS）约为450000，也就是说两套Express Flash单元就足以填满PowerEdge R720的处理能力。为了进一步提高存储容量，客户也可以为单一服务器节点配备四套Express Flash单元，但这样并不能进一步为该节点增加IOPS吞吐能力。

Fluid Cache集群当中的每一个节点都拥有独立的缓存管理器以及运行其上的元数据管理方案。在任何给定时间段，这两种管理方案都只有一套副本处于运行当中，而另一套副本则时刻准备在当前副本发生故障后立即接手。Fluid Cache堆栈还拥有一款缓存客户端程序，它运行在每个节点之上并允许这些节点访问保存在闪存资源池中的数据。另外一项重点在于，该客户端能够运行在任何基于Linux的服务器上（不一定必须是PowerEdge 12G设备）而且允许该设备访问资源池中的数据。当然，这些非戴尔服务器无法享受低延迟所带来的收益——因为它们的CPU周边不具备Express Flash模块，而Fluid Cache软件则将其需要的数据保存在三级缓存当中（相当于CPU的fingertip）。

在一套前端为Compellent SAN的八节点PowerEdge R720集群当中，戴尔在各个服务器节点上加载了一套甲骨文数据库（在本届DellWorld大会上，戴尔并未明确表示所使用的到底是11g还是12c版本）。在只读取基准测试之下，这八个节点的IOPS成绩为517万，响应时间则低于6毫秒；这相当于每秒种能够完成约13000次数据往来且同时支持约14000位终端用户。而将Fluid Cache for SAN软件关闭之后，同样的甲骨文数据库集群只能应对约2000位用户的使用需求以及每秒约3600次数据往来，响应时间则勉强低于1秒钟。

这样的结果明显验证了Fluid Flash在性能提升方面的惊人效果。不过其作用范围并不局限于数据库工作负载。虚拟服务器、虚拟桌面基础设施以及其它任何包含大量随机读取与写入操作的工作负载都能够从Fluid Cache for SAN当中受益，Payne在接受采访时指出。

目前人们希望戴尔能与三星联合开发闪存模块，从而利用其它一些不同手段将性能进一步推向新高度。首先，模块后端的PCI连接器将支持速度更快的3.0连接，同时NVM Express固态硬盘主机接口也将在英特尔、戴尔、甲骨文、思科、EMC、希捷、镁光、NetApp以及SanDisk等多家企业的推动下取得新进展。NVM Express能够将延迟削减约33%。第二，全新推出的三星闪存设备将分别提供800GB与1.6TB容量，这将使得Fluid Cache能够容纳更多数据。

如果愿意，戴尔完全可以实现进一步发展。一方面，将RNA资源池软件扩展至128节点——虽然目前得到切实验证的支持能力仅为八节点。Payne表示，八节点只是戴尔制定的最初工作负载处理目标。另外，我们也很有可能看到戴尔以主内存为基础打造出Fluid Cache加速器——毕竟这才是RNA Networks软件成果的开发初衷，即在主内存当中创建一套RAMdrive并作为跨越多个节点的服务器工作负载缓存。

Fluid Cache for SAN目前正处于测试阶段，并将于明年上半年正式投放市场。

目前有传闻称戴尔正计划按照三星新闪存的发布时间安排产品上市规划，且实际产品发售时间很可能是明年四月初。目前该产品的价格尚不明确，不过Payne强调称Fluid Cache for SAN“的价格将根据其创造的价值来制定”。

我们不妨在Fluid Cache for DAS这边找找答案，这套方案只能运行在单一服务器节点上但同样配备多个Express Flash模块——戴尔开出的价码为每台服务器3500美元，外加每年700美元的维护费用。350GB容量的Express Flash模块售价为5147美元。