这是一份闪闪发光的实测报告！
来自于一群专业的近乎偏执的“搞机人”！
这是一个被称为“三位一体”
新型全闪存存储系统！
自动分层存储功能、精简快照、
无损性能的数据压缩与重复数据消除…
全闪存时代已经到来，
越来越多生产系统已经部署全闪存，
让关键业务应用体验有了卓越的提升。
继Storage SC4020之后，戴尔又先后面向中端企业级市场推出了Storage SC7020与Storage SC5020全闪存存储系统，不仅整合了闪存特有的高性能与低延时特性，还融合了戴尔在存储行业数十年的经验积累，创新性地将闪存特性与企业关键业务数据存储需求相结合，重新研发了适用于闪存系统的自动分层存储功能、精简快照、无损性能的数据压缩与重复数据消除，以及保证业务连续性的Live Volume等功能，为企业关键业务应用存储提供性能、容量与安全，三位一体的新型全闪存存储系统。 企事录实验室验证总结： 读写分离的自动分层存储功能，满足性能与容量双重需求，且有效均衡闪存寿命； 可预设策略的快照功能，高效率的容量精简，无数量限制快照对性能损耗仅为5%； 数据压缩与重复数据消除功能基于自动分层存储，高效容量节省，且无损性能； 流动数据架构，让热冷数据在闪存与磁盘之间自由流动，有效提升系统利用率； Live Volume可让SC7020与其他阵列配合，满足关键业务连续性需求。 企事录实验室验证： 在Oracle RAC数据库环境下 20块SSD配置的SC7020阵列，在8KB随机读写极限性能测试中，获得近37万IOPS，带宽接近3GB/s，平均响应时间仅为0.43ms； 在两节点Oracle RAC环境下，SC7020提供了1.7万笔/秒的事务处理能力，峰值TPM超过105万； 在超过1000个快照情况下，Oracle RAC数据库仍能提供1.56万笔/秒的事务处理能力，TPM最高达到100万； 自动分层存储功能将读写I/O分离，数据在RAID 10与RAID 5转换，存储空间利用率提升接近50%； 后处理的数据压缩与重复数据消除功能有效提升存储空间利用率，且无损性能； SC7020与SC8000配合构建Live Volume，主动双活，任一设备的停机，不影响业务应用，且对应用透明。 企事录实验室验证： 在VMware Horizon View构建的VDI环境下 Dell Storage vSphere Web Client Plugin工具大幅简化SC7020在虚拟化环境下的运维管理，可在单一界面实现虚机的创建、存储的分配以及完善的数据保护； Dell Storage vSphere Web Client Plugin功能可提供从整个系统到单一虚机的不同颗粒度的数据保护措施，让不同应用场景下的数据保护更加灵活； 对VMware Virtual Volume功能的支持，有效提升SC7020在虚拟化环境下的性能利用率。使用链克隆（Link Clone）部署100个虚拟桌面仅需12分钟，相比未开启VVOL功能情况下，节省了1/2的时间；使用全克隆部署100个虚拟桌面仅需63分钟，节省1/3的时间； SC7020存储系统的QoS功能可区隔关键业务应用与非核心业务应用性能，以避免关键业务应用性能受到影响； 数据压缩与重复数据消除功能能够有效提升存储空间利用率，并对闪存耐久力利好，在VDI环境下，SC7020能够提供高达5倍的实际空间利用率。 企事录验证： Oracle关键业务数据库性能 企事录实验室在戴尔EBC内对SC7020全闪存系统进行测试，评估其在以Oracle数据库为代表的企业关键业务应用下的性能表现，整个测试架构如图1所示： 图1、典型Oracle RAC数据库应用场景，用以评估SC7020在关键业务场景下的性能表现 Oracle RAC节点：典型2节点，均为Dell PowerEdge R620服务器，采用Intel Xeon E5-2670 v2处理器，64GB内存，RAC节点通过40GbE连接。每台R620上使用2张双端口16Gb/s FC HBA，用以连接SC7020，作为数据网络； SC7020存储系统：使用20个SAS SSD，其中12个800GB的写密集型SSD，以11（数据）+1（热备）的方式构成Tier 1资源池；6个48GB的读密集型SSD，以5（数据）+1（热备）的方式构成Tier 2资源池；Tier 3资源池使用6块2TB的NL-SAS HDD构成，但在此测试中并未使用。 使用Swingbench测试工具模拟客户端针对Oracle RAC数据库下发压力，稳定运行60分钟之后，观测Oracle数据库的性能表现，记录TPM（Transactions per minute，每分钟事务处理数）、TPS（Transactions per second，每秒事务处理数）、响应时间以及数据库CPU利用率等信息（图2）。 图2、SC7020在Oracle RAC环境下的性能表现，获得了最大超过105万TPM，且平均响应时间仅为11ms 如图2所示，在Oracle RAC环境下，SC7020使得两节点的Oracle数据库获得了超过平均每分钟100万笔的在线事务处理数，每秒的在线事务处理数在1.7万笔左右，且平均响应时间极低，仅为11ms。从图2中可以看出，在整个测试过程中，不管是TPS还是TPM的表现都极其稳定，且没有较大的波动，这意味着SC7020提供了稳定的读写性能。 但值得注意的是，由于Oracle RAC节点的配置较低，仅为Xeon E5-2670 v2处理器，且只配备了64GB内存，从图2中可以看出，Oracle RAC节点的平均CPU利用率已经接近90%，且一直有IO等待，这意味着RAC节点的计算能力已经达到瓶颈，其并未最大化SC7020存储系统的性能表现。 作为支撑关键业务应用的存储系统，SC7020还必须具备很好的数据安全能力。快照是存储系统中常见的数据保护方式，而大多数存储系统都对快照数量有限制，以避免其影响性能。而SC7020存储系统所独具特色的RAID 10与RAID 5自由转化技术，以及强大的自动分层存储技术，使得其快照无需限制，且号称对整个系统的性能影响不足5%。 企事录实验室随后验证了这一数字，利用Swingbench工具不间断对Oracle数据库下发压力负载，并以15分钟为间隔对Oracle数据库存储进行快照，在快照总数超过1000个之后，观测Oracle数据库的性能表现，并与第一次测试结果进行对比（图3）。 图3、在进行1000个快照之后，Oracle数据库的平均TPM为96万，与之前的99万相比，差距不足5% 在保证数据安全的基础之上，SC7020还集成了一种全新的“双活”方案，以简化并减少企业用户在业务连续性方面的投入。传统的双活方案通常使用以太网，并借助网关实现两个存储系统间的数据流动。但借助戴尔的“流动数据架构”理念，SC7020在无需引入额外的设备，在现有的FC网络基础之上，利用Live Volume功能实现无网关双活方案。 并且，Live Volume的配置非常简单，只需将其他SC系列存储添加到现有FC网络之中，同时开启Live Volume功能，通过鼠标点击就可以简单配置成“双活”方案。企事录实验室在Oracle RAC也验证了这一功能的使用，配置好Live Volume功能之后，在Oracle数据库服务器上将增加多条备用链路（图4），当SC7020需要停机维护时，其可自动切换到Live Volume所在的存储之上，而应用无感知，也无需人工干预。 图4、左边为没有配置Live Volume前，Oracle服务器上某个卷（volume）的多路径情况；右边则是配置了Live Volume之后，同一个数据卷则增加了多条到备用存储的路径 企事录实验室验证： 虚拟化环境下的性能与管理 相比于物理环境，虚拟化环境不仅增加了对存储的性能需求，同时还要求存储提供更简化便捷的管理。作为面向企业用户市场的新一代中端存储产品，SC7020不仅提供了更好的性能，还简化了其在虚拟化场景下的应用和管理。 在性能方面，SC7020增强了对VMware Virtual Volume技术的支持，使得其在vSphere虚拟化平台下能够将虚机（VM）快照、克隆等操作卸载到SC7020内部完成，减小对网络资源的占用，同时还大幅缩减虚机快照、克隆的等待时间。 图5、在未支持VVOL前，即使复制同一个存储系统中的数据，其也需要经过外部网络；而支持VVOL之后，vCenter可以将任务卸载到存储系统内部进行，降低资源占用，并减少等待时间 为了验证SC7020存储系统在虚拟化环境下的表现，企事录实验室基于VMware vSphere 6.5和VMware Horizon View 6.2构建了一个VDI虚拟桌面环境，在关闭/开启VVOL功能情况下，对比使用全克隆和链克隆（LinkClone）的方式生成100个VDI桌面所用的时间（图6）。 图6、在VDI虚拟桌面环境下，分别克隆100个虚拟桌面所需要的时间 如图6所示，在不使用VVOL功能的情况下，全克隆100个虚拟桌面耗时95分钟，链克隆则只需要29分钟；在开启VVOL支持之后，全克隆100个虚拟桌面的时间减少了三分之一，而链克隆则所需要的时间则减少了一倍。 在虚拟化环境之中，用户同时还面临由于“虚机蔓延”带来的存储容量需求大幅增长需求，在全闪存配置下，提升存储空间利用率，消除重复数据的存储需求，有助于降低企业的TCO。这一背景下，数据压缩、重复数据消除等技术对于全闪存存储系统的价值大幅提升。 企事录实验室同样针对SC7020存储系统的数据压缩和重复数据消除功能进行评估：在关闭/开启数据压缩和重复数据消除功能前后，分别生成100个全克隆和链克隆桌面，对比其对存储空间需求的变化（图7）。 图7、去重前后，全克隆与链克隆所消耗的存储空间大小 如图7所示，在开启数据压缩与重复数据消除功能之后，全克隆100个虚拟桌面所需要的存储空间降低了4倍；即使是数据极度精简的链克隆方式，SC7020也实现了近三分之一的空间节省。 除了增强性能效率，提高存储空间利用率之外，SC7020还简化了其在虚拟化环境下的使用和管理。为实现vSphere平台与SC系列存储的便捷管理，戴尔推出了“Dell Storage vSphere Web Client Plugin”管理工具，这是一个配置好的虚机格式文件，只需导入到vSphere平台，重新设置IP地址，保持与vCenter和存储系统的连通即可。 通过这个工具，可以将SC7020存储系统的管理与vSphere Web Client的管理集成到同一界面，不仅可以在Web Client中为ESXi主机和虚机提供创建、扩容以及删除卷等操作，还能对其存储卷进行快照、复制以及Live Volume等设置（图8）。 图8、利用Dell Storage vSphere Web Client Plugin工具，将SC7020的使用与Web Client集成，提供更便捷的存储服务体验 SC7020不仅能对单个虚机作为最小单位进行存储的创建与管理，其还可以将存储分配给一个或多个ESXi主机，为一个特定应用虚机，或一组核心虚机集群提供存储服务（图9），提供更细粒度的管理。还可结合SC7020中的QoS（Quality of Service，服务质量）功能（图10），为某个或某组关键业务应用虚机/核心虚机集群提供性能保证，避免其受到较低优先级应用的性能争夺。 图9、Dell Storage vSphere Web Client Plugin工具可以针对承载某个/组特定应用虚机的卷进行快照创建与恢复，或者将其作为Live Volume，保证其数据的持续可用 图10、SC7020中的QoS功能能够保证特定卷的性能，免受低优先级应用的性能争夺 并且，Dell Storage vSphere Web Client Plugin工具还将虚机（VM）的创建、存储的供给以及数据保护策略的分配集成到单一Web界面，仅需通过鼠标就可完成所有操作，大幅简化了后期运维管理的复杂度（图11）。 图11、使用Plugin工具，在虚机创建的同一个界面，为其提供存储供给和策略分配，大幅提升运维管理体验 企事录实验室结论 Dell Storage SC7020存储系统不仅能够满足企业关键业务应用提出的高性能与业务连续性需求，同时还是一款面向云环境的新一代存储系统，还拥有极高的性能效率、存储空间利用率以及更加便捷的集成管理等特点，为企业云数据中心的存储整合提供了基础条件，集性能、容量、安全、便捷的存储服务体验能够满足绝大多数企业应用的存储需求。 读写分离、按需散布的奥秘 Dell Storage SC7020是戴尔面向企业级中端市场推出的新一代存储系统，其专门针对高性能的闪存进行优化，并结合传统存储久经考验的高级存储功能，为企业关键业务应用提供高性能、低延时，以及完善的数据保护功能。 在同一个SC7020存储系统中，可以同时容纳高性能的SSD和大容量低成本磁盘（HDD），并最多可以分为三层，借助“流动数据架构”里面，SC7020按照应用对数据的访问频率，将其放置在适宜的存储层。并且，即使是同一个LUN，也可按照数据块的不同访问频率而分散在不同性能的存储层中。 图12、SC7020中可以使用不同接口类型的硬盘，如FC、SAS和SATA SSD/HDD，并可根据其性能特点而划分为不同的资源池，如Tier 1、Tier 2以及Tier 3，其中前两层可以为SSD，Tier 3可以为大容量磁盘存储 SC7020存储系统的自动分层存储功能源自戴尔原有的Compellent存储系统，经过十数年的经验积累，戴尔针对闪存特性而重新改良设计，将其用于SC系列存储系统之中。比如前两层可以都是闪存（SSD），但使用不同特性的SSD，如Tier 1为MLC NAND的耐写型SSD，以满足写密集型的应用需求；Tier 2则可为3D NAND或TLC NAND相对成本较低的大容量的SSD，以应对读密集型应用需求；Tier 3为大容量但成本更低的磁盘。 图13、SC7020存储系统中的自动分层存储示意图 应用对数据的读写频率是随时间变化而变化的，借助戴尔的“流动数据架构”理念，即使是应用同一个LUN中的数据，SC7020也可将其读、写操作分离，根据其不同读写频率散布到不同的存储层上，这样的好处在于，不但可以将高性能层的存储空间尽量释放出来，将不经常写、读的数据存储在Tier 2、Tier 3上，还有助于整个系统的利用率提升，降低TCO。 这一读写分离、按需散布功能的奥秘在于SC7020中有别于传统的RAID技术，组成RAID组的对象并非是直接的硬盘，而是均等大小的数据块（Extent）。所有加入SC7020的硬盘并非直接组成RAID，而是先经过（内部）存储虚拟化，将系统中所有的硬盘都切分成均等大小的数据块，并根据其特性汇聚成不同的资源池，如Tier 1的写密集型资源池、Tier 2中的读密集型资源池，以及Tier 3的大容量资源池。 SC7020中的RAID基于被均等切分的数据块，这就使得其可以按应用需求灵活使用位于不同资源池的数据块，而不同资源池使用不同的RAID方式，这意味着即使是同一个LUN中也具有多种RAID方式。比如Tier 1中使用RAID 10方式，针对读写操作都能提供非常好的性能，应用的所有数据都先写入到Tier 1中；经过一段时间之后，写操作较低的数据就可以迁移到Tier 2的RAID 5中，RAID 5方式不会影响读性能，即使应用仍频繁读取这一部分数据，由读密集型SSD组成的Tier 2资源池仍能提供非常好的的读性能。 并且，应用数据从RAID 10的Tier 1存储层向RAID 5的Tier 2存储层迁移，还意味着整个存储系统的空间率得到提升。众所周知，RAID 10对同一份数据写两份进行存储，空间利用率为50%；而RAID 5中数据块只写一份数据，用占用存储空间较小的校验块来保证数据安全，相比于RAID 10，可用于数据存储的空间更大，利用率更高。比如SC7020使用8（数据）+1（校验）的RAID 5方式，这意味着只需使用1/9的空间用于存储校验块，其他空间均用于数据存储，存储空间利用率高达89%。 图14、SC7020中的RAID条带宽度，RAID 5使用9宽度，具有89%的效率，是SC7020存储系统中空间效率最高的RAID方式 应用数据从SC7020中的Tier 1迁移到Tier 2，相当于将RAID 10的数据转换成RAID 5，存储空间利用率从50%提升至89%，再加上SC7020中的数据压缩与重复数据消除功能，则其空间利用率将进一步提升。 存储系统中的数据压缩和重复数据消除功能通常有两种使用策略：线内（Online）和后处理（Post-processing）。前者在应用数据进入存储系统高速缓存中就进行，然后再写入到存储系统之中，这种方式有助于存储系统中SSD的寿命，和整个系统的空间利用率，但这种在线处理的方式显然会增加系统延时；后处理则在写入存储系统之后，利用预设的特定时间处理，这无损性能应用所需的存储性能，但同一份数据要进行两次写操作，显然有害SSD的耐久性。 有别于其他存储系统中的功能，SC7020存储系统中使用一种新的重复数据消除策略，其与自动存储分层功能相结合，在应用数据写入到Tier 1时，不会对数据进行任何操作，而是当数据从Tier 1向Tier 2层迁移时，进行数据压缩或重复数据消除，这样既不影响应用数据写入SC7020存储系统时的性能，同时又能提高整个存储空间的利用率。 同样的原理还应用在“精简快照”这一功能之上。SC7020存储系统的精简快照功能与读写分离的自动分层存储相结合，不仅可以最小化快照数据对存储空间的需求，同时还几乎对性能没有影响，而这是SC7020不限制快照数量的必备条件。利用无数量限制，且对性能影响无影响的精简快照功能，可预先设置快照策略，定时对应用数据进行快照，达到持续保护数据的目的。并且，与传统的CDP相比（Continuous Data Protection，持续数据保护），其不仅可降低总TCO，同时还具备运维管理便捷简单等优点。 不但拥有极致的性能，极高的存储空间利用率，SC7020还提供了完善的数据保护以保证业务连续性。除了常见的快照与一致性快照组、复制与备份之外，SC7020还提供一种无需网关就可以实现的“双活”功能——Live Volume。 SC7020存储系统不仅提供传统的使用以太网，借助网关的远程复制与双活解决方案，其基于现有存储网络的Live Volume功能也能实现类似的作用，且无需添加其他设备。借助戴尔的流动数据架构理念，通过Live Volume功能，SC7020存储系统可以将写入到其中的应用数据实时复制到SC系列其他存储系统之中，比如SC8000。当SC7020需要停机维护，可自动切换到SC8000存储系统，而应用无感知，也不会影响对应用造成任何影响。 这种基于现有存储网络实现的跨存储系统数据流动的功能还可以为企业用户提供多种灵活的应用方式，比如数据中心存储子系统的整合，可以将多个大型存储系统进行联合，通过Live Migrate可以在联合系统内部的多个阵列间（最大64个）进行无缝的工作负载迁移。 图15、数据可以利用Live Migrate功能在多个阵列组成的联合系统中自由按需流动 这种多个存储系统组成的联合系统还可以分散部署在多个数据中心内，可实现主备、双活以及两地三中心等数据中心级的数据保护解决方案。 图16、利用Live Migrate可实现两地三中心等多数据中心站点间的数据保护 关于这群专业的“搞机人” 企事录团队致力于企业级IT领域技术研究、咨询、测试与评估的专业服务团队。作为中国国内最早专注于企业级IT技术/产品分析、研究、测试的第三方机构，企事录团队于2014年提出并阐释的“硬件重构+软件定义”概念，已经成为企业级IT基础架构的指导方向。企事录的目标是成为在数据中心、存储、虚拟化、云计算和AI等技术分析研究方面的领先机构，并已在数据中心趋势、超融合架构、服务器与分布式存储领域以及高性能计算等方面具有一系列经过验证的研究成果。
