压力测试 闪存_产品评测 | HPE Nimble AF全闪存系列，诠释真正的高端存储
随着AI、互联网、大数据等技术快速发展，企业对存储设备的需求已踏上一个更高的级别，高性能、低延时、大容量等多种需求的应用场景愈发常见，在这种情况下，寻求能够满足相应工作负载能力的存储设备已成为企业IT管理者的当务之急。
这也是为什么近几年外部存储市场整体增速在降低，但全闪存阵列(AFA)的却逆势上升的原因之一。利用闪存的技术优势，企业可以获得比以往高出几个数量级的数据存储与使用能力。而且，SSD产品的价格已经从开始时5倍于HDD，降低到了1.5倍，这也使闪存变得广泛被接受,闪存正成为存储市场的主流。
2017年3月7日，HPE收购了全球领先的数据存储提供商Nimble Storage。在2016年10月份Gartner发布的通用存储魔力象限中，HPE在“远见者”和“执行力”上都排名第三，而在收购Nimble存储后，HPE直接跃升到双第一的排名。此外，在2017年第一、二季度，Nimble在全球的销售额达到HPE/H3C的约20%。以上这些，足以显示Nimble存储家族产品的影响力以及受欢迎程度。
Gartner通用存储魔力象限图，
左：2016年发布，右：2017年发布
HPE Nimble存储系统有全闪存(AF)与混合存储(CS/HF)两个系列，结合其独有的 “随机写入顺序化架构”以及“SSD缓存加速优化算法”，使存储设备能够充分发挥SSD介质的特性，具备以下四种特质：
“快”——极速提升读写IO
“稳”——保证性能稳定与数据安全
“简”——快速部署、简化运维
“智”——智能预防与调优
依靠这四把利器，HPE Nimble存储可以轻松应对核心数据库业务、服务器和桌面虚拟化架构、消息协同等环境，为企业提供高性能、成熟可靠的IT基础架构。
那么，如此受欢迎的Nimble存储，它的实际性能、可靠性、可用性及功能表现如何呢？下面，我们就为大家详细展示Nimble全闪存产品的实地评测结果，揭开「庐山真面目」。
HPE Nimble AF系列产品
规格介绍及外观展示
HPE Nimble AF系列产品图
HPE Nimble AF系列产品为标准4U48盘位机箱，可选AF1000/3000/5000/7000/9000以及AF20Q/AF20/AF40/AF60/A80等多种型号，可支持2-8个控制器。在接口方面，双控制器主机标配4个万兆接口，可扩展三组接口模块，每组支持4个万兆接口、或8个万兆接口、或4个16Gb FC接口、或8个16Gb FC接口。另外还可提供快照、克隆、在线重删、在线压缩、自精简、远程复制、QoS等高级功能。
HPE Nimble AF系列前视图
值得一提的是，HPE Nimble系列存储使用了革命性的“随机写入顺序化架构”以及“SSD缓存加速优化算法”，统称为CASL(Cache Accelerate Sequential Layout)，可以将数据写入完全顺序化、数据读取SSD Cache 100%命中，同时兼顾存储阵列的性能和容量，与传统存储解决方案相比拥有巨大的优势。
HPE Nimble AF系列后视图
此外，具备智能化、自动化能力的InfoSight主动服务平台，也是Nimble存储在另一个维度上区别于其他存储解决方案的一大创新功能。InfoSight平台基于AI技术构建，利用全球设备运行状况数据进行分析，可充分预防问题发生，同时可自动发现和解决90%的问题，既带来了智能性，也在双控阵列上提供了99.9999%的可靠性。
HPE Nimble AF系列评测
一、测试环境
本次测试我们重点在产品的性能及可靠性方面进行介绍，以帮助大家更加直观地建立对HPE Nimble AF系列存储的认识。毕竟对于全闪存阵列这样的高端存储而言，企业IT工作负载首要关注的，就是其性能的优劣以及运行是否可靠。
具体测试资源配置如下：
测试资源 | 资源配置及描述 | 数量 |
服务器 | 1个Intel Xeon CPU(6核, 3.06GHz)，128GB内存，2个10GbE光口。RHEL 6.6 OS | 4台 |
OpenStack环境 | ||
全闪存阵列(HPE Nimble AF3000) | 2个节点(控制器)，CPU总核数≥24，内存≥96，10GbE光口≥4，SSD盘数≤24 | 1套 |
万兆以太网交换机(H3C S1850-X) | 端口≥8个(含SFP) | 2台 |
千兆以太网交换机(H3C S5000PV3-EI) | 端口≥12个 | 1台 |
本次测试使用了一套双控制器Nimble全闪存阵列，具体型号为HPE Nimble AF3000。测试环境拓扑图如下：
VDbench是目前广泛应用的一款存储产品性能测试工具，既可以测试裸设备的新的功能和数据一致性，也可以测试文件系统的性能和数据一致性，可以灵活设置IO生成的规则和负载。本次选用VDbench作为IO压力测试工具，通过一台管理服务器集中管理和控制各个压力服务器上生成的IO。
二、性能测试过程及结果分析
1、极限性能测试
这一部分的目标在于测试HPE Nimble AF3000全闪阵列所能提供的最大性能(4K IO size，100%随机，读/写比例80:20)和延时，测试环境按照H3C/HPE提供的最佳实践指南进行搭建。测试开始时，所有测试服务器都同时开始运行VDbench，然后通过不断调整VDbench配置文件的参数，使被测全闪阵列的处理能力达到极限，记录此时的IOPS、吞吐量以及延时等结果。
脚本运行了20分钟，得到结果如上图。从图中可以看出访问延时在运行时均低于0.5ms，平均延时为0.15ms。另外，整体IOPS在71000左右(其中读IOPS约为55000，写IOPS约为15000)，带宽为570MB/s。
2、常用功能开启下的性能测试
测试全闪存阵列的性能时，获得在启用部分功能的情况下的IOPS和延时也非常重要，这有助于我们了解其在功能应用场景中的真实表现。这一部分测试了AF3000在开启快照功能以及重删和压缩功能时的IOPS和延时，测试过程以及最终结果如下。
2.1 开启快照功能时
在搭建好的压力测试环境中，创建快照策略，安装压力测试功能VDbench并且部署压力测试脚本(模型为4K block、100%随机写)。做好以上准备工作后，运行压力测试脚本并对4个卷进行快照操作，观察VDbench以及AF3000的IOPS和延时。
运行过程：
过程中的性能表现：
从图中可以看出，在开启快照功能的情况下，存储整体IOPS没有受到明显影响。
2.2 开启重删、压缩功能时
这一部分的测试环境与开启快照时基本相同，压力测试脚步模型同样为4K block、100%随机写，在测试场景时创建重删和压缩卷，之后，运行压力测试脚本并观察VDbench以及AF3000的IOPS和延时。
Vdbench运行时的情况：
开启压缩与重删：
过程中的性能表现：
从上图可以看出，开启重删与压缩后的全写IOPS约为69000，重删压缩操作对存储IOPS性能的影响在5%以内。众所周知，重删和压缩功能的开启会不可避免地造成存储性能的下降，但HPE Nimble通过其“随机写入顺序化架构”和“SSD缓存加速优化算法”把对性能的影响降到了最低，这也是该存储产品让用户称赞之处。
3、小结
在进行性能测试时，区分极限性能与功能运行时性能是很有必要的，在实际场景中，工作负载类型、运行环境并不单一，分属两个不同层面的测试有助于我们深入了解被测产品在多维度下的性能表现，更具实际参考价值。
从以上测试结果我们可以看出，HPE Nimble AF全闪存系列存储产品所能提供的性能在同类型产品中处于领先地位，而这也再次向我们印证了“随机写入顺序化架构”和“SSD缓存加速优化算法”所带来的差异化性能优势。
三、可靠性测试
这一部分的目标是测试固态硬盘(SSD)和存储节点发生故障时对存储阵列的性能影响以及恢复时间。搭建好测试环境后，运行VDBench(IO压力不少于10万，4KB数据块，8/2的读写比例)，分别任意拔出一块SSD与一个节点的电源，观察记录IO变化情况以及完全恢复所需时间。
1、拔出SSD
正常运行时的性能如下：
拔出SSD的事件报告：
拔出时的IOPS波动：
SSD插回后恢复事件报告：
从以上测试结果可以看出，拔出SSD时，存储阵列的IOPS出现了一瞬间的波动，随即恢复正常。这一瞬间的波动对前端用户完全透明，没有影响业务系统的正常运行。
随后进行了在同一个RAID组中拔出3块SSD的测试，对一台传统存储来说，3块SSD同时故障足以造成存储设备的故障、数据丢失和用户业务停顿。
根据测试结果，在同时拔出3块SSD时，存储阵列IOPS产生的波动与拔出1块SSD时相差不大，很快就恢复了正常。HPE Nimble存储依靠其强大的散列化RAID实现三重校验技术，保证了存储设备的稳定运行和业务系统的连续性。
2、拔出存储节点
正常运行时的性能如下：
拔出控制器时的存储状态：
拔出之后的IOPS波动情况：
从以上测试反馈可以看出，在A控制器被拔出后，B控制器“举起存储大旗”，继续工作，整个存储阵列的IOPS没有产生明显波动，对前端应用系统同样没有造成影响。
3、小结
所有测试结果表明，无论是拔出单个SSD甚至3个SSD还是存储节点，对整体性能产生的影响都可以说是微不足道的，对前端业务系统基本透明，系统持续保持稳定运行。基于这一结果可以得出，HPE Nimble AF/CS系列存储在可靠性方面的巨大优势，在出现SSD或存储节点两个层面上的故障时，能够将危险最小化，以99.9999%的可靠性，保障前端应用系统的正常运行。
四、总结
借助各项评测数据，我们可以看到HPE Nimble AF全闪存产品拥有业界领先的性能、稳定性与可靠性，在同类型产品中也是出类拔萃的。在这个“数据如石油”的时代，拥有更优的存储系统是重中之重，而随着“数据油田”的井喷，满足存储需求也变得愈发艰难。
HPE Nimble存储让我们看到了一个更加可行的高端存储解决方案，其产品的各项特性都达到了业界最高水准，在企业致力于挖掘数据的更高价值时，它让企业真正做到了高枕无忧。
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