Fusion-io 的 ION 數據加速器軟件平台利用 ioMemory 閃存和開放式服務器硬件，通過共享或集群高速 PCIe 閃存來加速應用程序和 SAN 性能。 ION Data Accelerator 設計用於與許多主要供應商的第 1 層服務器硬件一起使用，它用作支持塊存儲協議（包括 8/16Gb 光纖通道、QDR/FDR InfiniBand 和 10Gbit iSCSI）的應用程序加速器設備。
Fusion-io 的 ION 數據加速器軟件平台利用 ioMemory 閃存和開放式服務器硬件，通過共享或集群高速 PCIe 閃存來加速應用程序和 SAN 性能。 ION Data Accelerator 設計用於與許多主要供應商的第 1 層服務器硬件一起使用，它用作支持塊存儲協議（包括 8/16Gb 光纖通道、QDR/FDR InfiniBand 和 10Gbit iSCSI）的應用程序加速器設備。
當與 Supermicro X9DRX+-F 等服務器平台結合使用時，ION Data Accelerator 作為應用程序加速器設備的功能可以得到充分發揮，該平台專為在其所有可用 PCIe 插槽中實現最佳性能而構建。 這篇評論將重點關注與 ION Data Accelerator 一起使用時的性能 SuperChassis 9 中的 X747DRX+-F 主板 以及 Fusion-io 的 3.2TB ioScale PCIe 卡。 為了確保網絡性能不是瓶頸，我們將使用兩個雙端口 16Gb QLogic 2600 系列 HBA 進行 SAN 連接。
ioScale 最初是一種應用程序加速解決方案，僅可大量用於企業應用程序。 最近，Fusion-io 以較小的數量提供了 ioScale 卡，以供更廣泛的客戶使用。 帶有 ioScale 的 ION 數據加速器解決方案代表了通過 SSD 和分層存儲與 SAN 和應用程序加速的對比。 從理論上講，與基於 SSD 的競爭架構所需的相比，PCIe 解決方案可以通過更少的新設備和基礎設施投資來擴展性能。 換句話說，如果 Fusion-io 的應用程序加速器方法可以提供比 SSD 存儲更有針對性的加速，他們應該繼續為這項技術尋找新的客戶，即使從每 GB 的角度來看 ioScale 存在價格溢價。
ION Data Accelerator 不僅通過管理最苛刻的 I/O 請求和保留熱數據的副本以避免硬盤驅動器的延遲來提高存儲網絡性能，而且還通過將存儲陣列從需要管理高速緩存或層級中解放出來. 這些較輕的吞吐量要求可以提高底層海量存儲陣列的性能。 ION Data Accelerator 與 Fusion-io 的 ioTurbine 緩存解決方案集成，後者提供讀取和寫入加速。
ION 數據加速器系統要求
- 支持的服務器
- 戴爾：PowerEdge R720、PowerEdge R420
- 惠普：ProLiant DL370 G6、ProLiant DL380 G7、ProLiant DL380p Gen8、ProLiant DL580 G7
- IBM：x3650 M4
- Supermicro：Superserver 1026GT-TRF、Superserver 1027GR-TRF、Superserver 6037-TRXF
- 思科：UCS C240 M3（支持單節點）
- 基本硬件要求
- 存儲控制器
- 光纖通道需要 QLogic 2500 系列主機總線適配器 (HBA)。
- InfiniBand 需要 Mellanox ConnectX-2 或 ConnectX-3 InfiniBand 主機通道適配器 (HCA)。
- iSCSI 需要來自 Intel、Emulex、Mellanox 或 Broadcom 的 10Gbit iSCSI NIC。
- io內存
- ION Data Accelerator 僅支持 ioMemory，包括 ioDrive、ioDrive Duo、ioDrive2、ioDrive2 Duo 和 ioScale。
- 每個 ION 數據加速器系統中的所有 ioMemory 產品的類型和容量都必須相同。
- 支持的最低配置：一個 ioDrive（沒有 RAID 功能，除非您有多個 ioDrive）。
- RAM：ION 數據加速器需要 8GB 的基礎加上每 TB ioMemory 5GB。 例如，如果您有 4.8TB 的 ioMemory，那麼您的系統應該有 8GB + 4.8 * 5GB，或 32GB 的 RAM。
- 硬盤驅動器：Fusion-io 建議服務器具有用於啟動和應用程序的鏡像硬盤驅動器。
- 管理網卡：支持的硬件平台上基本自帶網卡LOM即可。
- 存儲控制器
- 額外的 HA 系統要求
- 一個帶有 40Gbit Mellanox ConnectX-3 互連的 PCIe 插槽可供使用。
- 必須連接兩個互連端口。
- 每個 ION Data Accelerator 系統必須使用相同類型和容量的 ioDrive 進行相同配置。
- 必須實施NTP（網絡時間協議）
管理
企業可以將 Fusion ioSphere 管理與 ION Data Accelerator 結合使用，以通過圖形用戶界面和命令行進行集中控制。 ioSphere 還可以為數據中心的所有 ioMemory 設備提供監控和管理，並簡化在整個部署過程中跟踪 ioMemory 健康狀況和預期壽命信息。
ION Data Accelerator 還可用於高可用性配置，其功能基於集成 RAID 構建以防止組件故障，以及非對稱主動/主動故障轉移集群以防止系統故障。 ION Data Accelerator HA 可以通過 ioSphere GUI 和命令行界面進行管理。 ION Data Accelerator HA 包括基於 Linbit 的 DRBD 的複制功能，它跨一對集群 ION Data Accelerator 節點同步複製每個寫入操作。 它還利用 Corosync 和 Pacemaker 工具在故障期間進行集群資源管理和消息傳遞。
從可用性的角度來看，Fusion-io 使設置過程變得足夠簡單，小型 IT 部門無需成為所有存儲或網絡方面的專家即可進行管理，從而使很多事情變得正確。 我們測試的配置利用了帶有 9 個 PCIe 10 插槽的 Supermicro X3.0DRX+-F 主板，使我們能夠為服務器配備 8 個 3.2TB ioScale PCIe SSD 以及兩個雙端口 16Gb FC HBA。 使用標準的 2.1.11 發行版 ISO，我們能夠在 15 分鐘內將裸服務器變成 ION 加速器。
一旦系統啟動並運行，第一步就是創建一個存儲池以開始從中劃分出 LUN。 用戶可以選擇三種存儲模式，包括 RAID0、RAID10 和直接訪問。 我們為我們的主要測試環境選擇了 RAID10 或 Reliable Performance，它仍然提供充足的性能，但可以在不丟失數據的情況下處理 ioMemory 故障。 有了該存儲池，下一步就是為您的 SAN 環境配置 LUN。
在我們的測試環境中，我們為 VMmark 提供了 12 個 LUN，並為綜合基準測試提供了額外的 LUN。 這個過程非常簡單，用戶只需輸入所需的容量、授予訪問權限的啟動器組和扇區大小（可以設置為 512 字節或 4K）。 該界面允許一次性創建 LUN，或在一個設置中創建多個 LUN，以快速部署環境。 下一步是為多個 FC 接口創建啟動器組，以便在多路徑或虛擬化環境中訪問給定的 LUN。 如下所示，我們在一組中使用了 VMware 啟動器，在另一組中使用了用於 FIO 測試的 Windows 啟動器。
一旦環境設置並激活，ION Accelerator 將繼續為用戶提供豐富的管理信息。 所有性能監控都被存儲用於歷史目的，這使管理員可以跟踪網絡和設備性能直至 IOP，以及跟踪系統重要指標，例如閃存耐久性或溫度。 在來自 VMmark 測試的樣本報告中，選定時間段內的吞吐量、平均傳輸速度和熱監控都近在咫尺。 此數據還可以縮小到特定的 ioMemory 設備。
對於更詳細的 ioMemory 信息，用戶可以深入特定的卡以查看掛載點、使用的總耐久度和其他詳細信息。
應用性能分析
StorageReview 企業實驗室採用 基於 VMmark 的虛擬化基準測試 為了評估虛擬化環境中常用的計算和存儲設備。 ION Data Accelerator 的高級 PCIe 利用率和管理功能旨在提高此類環境的性能，使其成為 VMware VMmark 基準測試的明確候選者。 我們的 VMmark 協議利用一系列基於常見虛擬化工作負載和管理任務的子測試，結果使用與系統執行各種虛擬工作負載（例如虛擬機的克隆和部署、自動跨數據中心的 VM 負載平衡、VM 實時遷移 (vMotion) 和動態數據存儲重定位 (storage vMotion)。
使用四個 3.2TB ioScale PCIe 卡測量 ION 數據加速器的性能，最高標準化 VMmark 2.5.1 應用程序得分為 15.40，10 個 Tiles，最高總得分為 12.66，10 個 Tiles。 在一塊上，標準化應用得分為 1.7，而一塊總分達到 1.58。
企業綜合基準
我們的企業存儲綜合基準測試流程以相同的工作負載將每個設備預置到穩定狀態，設備將在 16 個線程的重負載下進行測試，每個線程有 16 個未完成隊列，然後在多個線程/隊列中以設定的時間間隔進行測試深度配置文件以顯示輕度和重度使用下的性能。
預處理和初級穩態測試：
- 吞吐量（讀+寫 IOPS 聚合）
- 平均延遲（讀+寫延遲一起平均）
- 最大延遲（峰值讀取或寫入延遲）
- 延遲標準偏差（讀+寫標準偏差一起平均）
我們對 ION Data Accelerator 的分析包括與我們過去的企業存儲基準和廣泛發布的值（如最大 4k 讀寫速度和 8k 70/30）相當的四個配置文件，這些值通常在製造商規範和基準中發布。
- 4k
- 100% 讀取和 100% 寫入
- 8k
- 100% 讀取和 100% 寫入
- 70% 讀取/30% 寫入
- 128k
- 100% 讀取和 100% 寫入
在我們的 4k 測試中測量 ION 數據加速器系統的吞吐量表明，當配置在 RAID301,638 陣列中以獲得最佳性能時，讀取 IOPS 為 324,506，寫入 IOPS 為 0。 重新配置為 RAID10 陣列後，系統保持 269,203 IOPS 的讀取性能，而寫入性能為 199,557 IOPS。
繪製平均 4k 讀取和寫入延遲表明 RAID0 陣列的讀取和寫入操作延遲相似，分別為 0.847 毫秒和 0.786 毫秒。 在我們的 RAID10 陣列基準測試中，平均讀取延遲略微增加至 0.949 毫秒，而寫入延遲達到 1.280 毫秒。
最大延遲結果揭示了 RAID4 配置中 10k 寫入延遲的顯著高點，在評估過程中有一個點延遲了 145.75 毫秒。
4k 延遲標準偏差還反映了 RAID10 陣列強加的寫入延遲的更大可變性。 在 RAID0 中，Fusion ION 數據加速器配置將兩個標準偏差保持在接近 0.62 毫秒，RAID0.709 讀取增加到 10 毫秒，寫入操作增加到 1.619 毫秒。
在針對 8k 工作負載對 ioScale 卡進行預處理後，我們針對 8% 讀取和 16% 寫入操作測量了具有 16k 傳輸和 100 線程重負載以及 100 隊列深度的兩種陣列類型的吞吐量。 ION 系統配置為 RAID330,646 陣列時達到 310,740 次讀取 IOPS 和 0 次寫入 IOPS，在 RAID171,341 中縮減為 191,423 次讀取 IOPS 和 10 次寫入 IOPS。
為了更細緻地了解 8k 傳輸的性能，我們接下來使用了一項測試，該測試包括跨一系列線程和隊列計數的 70% 讀取操作和 30% 寫入操作。 在此基準測試中，兩種 RAID 類型之間的吞吐量仍然更具競爭力，RAID0 提供了最大的性能優勢，一般來說，工作負載更大，尤其是深度隊列。
我們的 8k 70/30 基準測試的平均延遲圖表顯示兩種 RAID 配置的性能非常相似，隨著線程和隊列數量的增加，RAID0 超過 RAID10。
此測試期間的最大延遲結果呈現出不太一致的模式，其中 RAID10 在工作負載範圍的低端和高端保持輕微優勢。
在 8k 70/30 基準測試期間，兩種 RAID 配置都管理著非常一致的延遲性能。 在高隊列深度和線程數超過 8 時，RAID0 將超過 RAID10。
我們最終的綜合基準測試使用更大的 128k 傳輸大小，測試 100% 讀取操作和 100% 寫入操作。 更大的傳輸大小幾乎消除了 ION 系統的 RAID0 陣列的性能優勢，讀取和寫入操作的性能結果在不同陣列類型之間的差異在 1% 以內。
結論
Fusion-io 提供一些可用的最複雜的應用程序加速設備，並且隨著其 ioScale PCIe 卡現在可用於更廣泛的企業市場部分，我們期望看到該技術的更頻繁和多樣化的使用。 Fusion 的 ION Data Accelerator 揭示了 PCIe 存儲的一個發展方向：跨多個主機服務器協調和自動匯集高速存儲資源。 在 ION 改進的性能及其對跨多個服務器的 ioScale PCIe 卡的統一管理之間，ION 數據加速器證明了 PCIe 具有與基於 SSD 的加速方法不同的未來和用例。
當談到可用性和性能時，Fusion-io 的 ION Accelerator 可以提供很多。 從開始到完成，在我們自己的服務器上推出軟件只用了不到 15 分鐘。 在線後配置存儲僅需幾分鐘，通過直觀的菜單和簡單的設置即可將存儲分配給等待的服務器。 從性能的角度來看，我們對測試中的 4 端口 16Gb FC 連接印象深刻，它提供了超過 5.8GB/s 的順序讀取和 4GB/s 的順序寫入，峰值隨機 I/O 分別超過 301k IOPS 讀取和 324k IOPS寫。 在 VMmark 2.5.1 中測試的應用程序性能也非常出色，即使我們將配置縮減為 RAID10 中的四個 ioScale PCIe SSD，也能輕鬆處理 10 個區塊。 作為商用硬件上的“滾動您自己的閃存 SAN”，Fusion-io 通過 ION Accelerator 設立了高標準。
優點
- 允許用戶構建他們需要的精確閃存 SAN，包括存儲、網絡接口和服務器
- 易於設置和管理
- 卓越的性能
- 包括對 HA 配置的支持
缺點
- 有限的服務器支持列表
底線
Fusion-io ION 數據加速器為 IT 管理員提供了一種在共享存儲環境中部署閃存的全新方式，而沒有主流 SAN 市場中的許多限制。 Fusion-io 提供了一個簡單的 GUI 界面，支持大多數主流服務器品牌和接口卡，以及 HA 配置選項，同時仍然從一個盒子中驅動巨大的可擴展 IO。
