SmartX 超融合 vs vSAN 8：数据库场景下的性能对比

🕗 发布于 2024-07-25 03:27 数据库 超融合 VMware替代 VMware国产化替代 SmartX 超融合

此前，我们以 vSAN 7 为例，对比了 SmartX 与 VMware 超融合在快照、缓存、I/O 路径上的技术差异，及其带来的性能影响。不同于 vSAN 7，vSAN 8 引入了快速存储架构 ESA（Express Storage Architecture），以存储池（Storage Pool）替代了磁盘组（Disk Group），用以提升数据存储性能。那么，相比于 vSAN 8，SmartX 超融合表现如何？

某银行用户计划将 IBM 小机数据库下移至 x86 平台，因此对 SmartX 与 VMware 超融合（vSAN 8）承载 Oracle 数据库的能力进行了测试。结果显示，在 1500 并发用户压力下，SmartX 超融合性能（24613 TPS）远高于 VMware 超融合（11101 TPS），提升超 120%；在高负载测试下，SmartX 超融合也具备更好的稳定性。

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SmartX 超融合分布式存储与 vSAN 8 技术对比

vSAN 7 及之前的版本均采用 OSA 磁盘组架构提供数据存储服务。由于这种架构存在写缓存空间限制和单点故障风险，VMware 建议用户为每台主机都配置多个磁盘组，以达到更优的性能和可靠性。但这种方案往往会导致用户的硬件成本、运维复杂度和扩容难度同步上升，这也是为什么一些用户甚至选择牺牲掉一部分性能，以“单盘组”的方式运行 vSAN。

为了解决这些问题，vSAN 8 引入了 ESA 架构。具体而言，ESA 与 OSA 架构主要存在以下区别：

存储体系：vSAN OSA 采用磁盘组架构，这是一个双层体系结构，包含了缓存层和容量层。而 vSAN ESA 的存储体系是一个单层体系结构，不再有缓存层和容量层的区别，以统一的存储池替代了磁盘组，也因此不再需要专用的缓存设备。
性能：使用 vSAN OSA，在决定使用 RAID-1、RAID-5 还是 RAID-6 时需要进行仔细规划。vSAN ESA 使用新的日志结构化文件系统，允许集群在获得 RAID-6 最大化容量效率的同时获得 RAID-1 的数据存储性能。重新设计的数据压缩算法也将写压缩比提升为 OSA 的 4 倍，提升网络吞吐量、降低网络开销。
存储设备支持：不同于 OSA 对混闪的支持，启用 ESA 的集群每台主机上必须使用至少 4 块高性能、耐用的 TLC NVMe 存储盘。

总体而言，vSAN 8 ESA 放弃了以往的磁盘组架构，转向了存储池化的技术路线，这是 ESA 的根本变化。同时，由于 ESA 要求使用 NVMe 全闪存储盘，对硬件配置方面的要求也更为严格。而且，虽然 ESA 不需要专门的缓存盘，但并没有真正消除缓存机制，而是把“缓存盘”改成了“性能分支（Performance Leg）”，写缓冲数据不再独占某个闪盘，而是将临时数据作为“性能分支”分散到所有闪盘上的。因此，vSAN 7 及此前版本存在的缓存击穿问题，在 vSAN 8 中虽然能够因为缓存空间增大而得到缓解，但依旧不能完全规避。

而 SmartX 超融合基于自主研发的分布式存储 ZBS，将“共享缓存”与“智能冷热数据分层”技术结合，不仅可以避免磁盘组结构在性能和可靠性方面的缺陷，还可进一步提升配置灵活性、降低成本投入，并更好地避免缓存击穿等问题。

在集群内的每个主机上允许共享 2 个以上大容量缓存盘组成的缓存层（单台主机最大支持 16TB 缓存盘和 80TB 容量盘），避免了缓存层设备的单点故障。
通过 2 级 LRU（Least Recently Used）算法对冷热数据进行生命周期管理，提升数据缓存层利用率。
缓存盘上 System 和 Meta data 分区在节点内部作镜像，Journal 和 Cache 分区支持跨节点镜像，进一步提升缓存层的高可用特性。
对特定的存储要求，也支持将全部盘资源用于存储的“不分层”模式。
通过“本地优先”的读写路径，提升虚拟机对存储的访问性能。

欲深入了解 SmartX 超融合分布式存储与 vSAN 8 的技术对比，请阅读博客文章：超融合不再需要缓存盘？vSAN 8 ESA 消除磁盘组浅析

SmartX 超融合与 vSAN 8 在数据库场景下的性能对比测试

测试环境

测试平台

SmartX 超融合：SMTX OS 5.1
VMware 超融合：vSphere 8.0 U1、vSAN 8.0 U1

硬件资源配置

软件版本

业务资源配置

说明：数据库测试环境使用的是 Oracle RAC 集群，分别在不同节点上创建 VM1 和 VM2 两台虚拟机构成。VMware 超融合中，主机的所有资源都分配给了测试虚拟机， SmartX 超融合因为考虑多台虚拟机运行，仅分配部分主机资源给测试虚拟机，因此会出现相同的物理配置下，两个平台虚拟机配置不同的情况。

测试项目

数据库 Swingbench 性能测试：利用 Swingbench 测试工具，分别对 SmartX 超融合与 VMware 超融合进行压力测试，并与 Oracle 数据库一体机和裸金属服务器+FC SAN 存储*的表现进行对比。
数据库存储基准性能测试：利用 Fio 测试工具，分别测试 SmartX 超融合与 VMware 超融合在高、低负载情况下集群的读写性能。

* Oracle 数据库一体机安装在测试机上，裸金属环境使用的存储为 Dell EMC PowerStore 3200，两者的资源配置均为 96C，512GB。

测试结果

基准性能测试

在存储基准性能测试中，每台 VM 挂载 2 数据卷且均开启 RDMA（SmartX 超融合存储采用不分层模式）。测试结果显示，无论在低负载还是高负载的环境下*，SmartX 超融合在 4K 随机读和 256K 顺序读写测试中的性能表现均明显高于 VMware 超融合，仅在 4K 随机写场景下 IOPS 和延迟表现略逊于 VMware 超融合。

*低负载：集群存储使用率低于 50%；集群存储使用率高于 80%。