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背景

作为老牌虚拟化厂商,VMware 进入中国已经有十几年,在国内累积了大量的用户群体,除了使用 vSphere 虚拟化,也有不少用户开始采用 vSphere + vSAN 构建超融合基础架构。但近年随着国际形势的急剧变化,不少国内企业开始加快“信创”步伐,并尝试寻找 VMware 超融合的可替代方案。用户在寻找替代方案时通常比较关注功能层面,却容易忽略超融合性能表现是否能真正满足生产业务的需求。市面上也不乏一些号称“功能齐全”的超融合替代方案,但由于性能跟不上而无法应用在生产环境,最终使得所有的功能幻化为“泡影”。鉴于此,本文将着重围绕性能展开讨论,并对比 VMware 和 SmartX 超融合的实测性能表现。

性能评估

性能问题会直接影响业务系统稳定性,因此在探讨超融合替代方案时需要对此重点关注。在虚拟化的场景下,随着虚拟机数量增多,有些时候用户能明显察觉到虚拟机运行变慢了,这种情况很可能是存储性能已到达了瓶颈。在传统基础架构中,存储性能取决于共享存储设备的性能;而在超融合架构则取决于软件定义存储的性能。

评估超融合平台是否具备良好的 I/O 响应速度,实际上需关注到每个虚拟机可分配的 IOPS。以一套容量为 80TB 的存储设备能提供 10000 IOPS 为例,其性能约为 0.125 IOPS/GB;假设一台 40GB 存储容量的虚拟机,它只能获得 5 IOPS,这样的性能对于维持业务正常运行是远远不够的。作为参考,Google 的标准 SSD 持久卷具有 30 IOPS/GB1 ,是该数值的 240 倍!或许大家认为以 SSD 的性能作为标准可能过于苛刻,我们可以举出另外一个例子:一台 Windows 虚拟机在启动的时候大约需要 30 IOPS;而进入系统后几乎不运行任何负载的情况下大约也需要 10-15 IOPS。如果您的虚拟机只有 5 IOPS 甚至更低,那么业务卡顿就是再正常不过的事情了。

如果存储设备能为每台虚拟机提供 50-100 IOPS,显然是一个不错的目标,可保障虚拟机较流畅地运行。但按照这个目标计算,80TB 的存储设备应该具备 100000-200000 IOPS。传统架构下,一款能支持 200000 IOPS 的存储设备,采购成本是比较高的,另外大部分用户使用虚拟机的数量是逐年增长的,当前期虚拟机数量比较少的时候,大部分投入都是闲置的,并不是十分合理的。这就不难理解,为什么越来越多的用户愿意尝试超融合基础架构;用户期望利用超融合架构良好的扩展能力,以更低的成本提升整体性能。

I/O 读写基准性能评估

在评估替代方案之前,需要对 VMware 方案的性能表现有一定的了解。下面以 VMware 超融合(vSphere 7.0 + vSAN 7.0)为例,执行 I/O 读写性能测试,用作评估替代方案的基准。

测试硬件配置

测试基于 3 台服务器组成的超融合集群,下表是单台服务器的硬件配置。存储网络采用 10GbE 交换机。

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VMware 超融合测试结果

基于 FIO 测试工具执行 4k 随机读/写测试。下图为测试结果。

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从结果可以看到:

VMware vSAN 的读写性能也是不错的,3 主机集群随机 4k 读取速度接近 20 万 IOPS(实际是 183000 IOPS)。如按读写比例 7:3 计算,混合读写的性能约为 136820 IOPS,性能指标处于目标的中游位置(目标是 80TB 存储容量可提供 10 万 – 20 万 IOPS,当前测试环境存储容量小于 80TB),从测试结果来看 VMware vSAN 性能是可以满足虚拟化场景的,在扩展节点数量后(5-6 节点集群)应该能轻松突破 20 万 IOPS。

以 VMware 超融合方案为参照,下面将在同一硬件条件下测试 SmartX 超融合方案,以评估方案性能是否能达到替代水平。

SmartX 超融合测试结果

基于 FIO 测试工具执行 4k 随机读/写测试。测试软件为 SmartX 超融合软件 SMTX OS 5.0。下图为测试结果。

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从结果可以看到:

SMTX OS 在 3 主机集群下,随机 4k 读取速度达到 28 万 IOPS。如按读写比例 7:3 计算,混合读写的性能约为 22 万,已超过预期目标(目标是 10万 – 20万 IOPS)。单从存储性能方面看,SmartX 超融合方案无论是基于传统架构转型还是超融合方案替代都是完全没有问题的。但有读者可能会有疑问:除了存储性能之外,业务系统同时也需要强大、稳定的运算能力,那么替代方案是否具备同样性能?下面通过执行数据库测试验证计算与存储能力结合的情况。

MySQL 数据库性能评估

MySQL 数据库性能测试还是以 VMware 超融合集群上运行 MySQL 数据库的性能指标作为参照,观察 SmartX 超融合集群是否能达到相同水平或以上。

MySQL 测试共分两个部分:

  • 通过 sysbench 创建 10 个表,每个表包含 1000 万行,从而测试表创建的效率(数据准备)。
  • 通过 sysbench 插入数据条目(10 个表,每个表包含 1000 万行),模拟 OLTP 数据库运行压力。

测试硬件配置

测试基于 3 台服务器组成的超融合集群,下表是单台服务器的硬件配置。存储网络采用 10GbE。

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测试脚本

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测试结果

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从 MySQL 数据库测试结果看,SmartX 超融合方案无论在创建表测试,还是数据库运行效率测试上都有一定的优势,也证实在数据库的场景下,可替代 VMware 虚拟计算层输出不俗的性能表现。

小结

超融合的性能表现是考察国产替代方案的重要一环,如果性能跟不上,方案只能一直停留于测试/开发环境,无法真正意义上实现替代。当然,考虑方案替代不会只有性能一个方面,未来我们将基于这个主题的其他方面作更多的探讨。

1 Google Cloud 磁盘性能描述:https://cloud.google.com/compute/docs/disks/performance 

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