QingStorNeonSAN全闪数字化实践：生于云端的关键业务之选
稳定可靠和高性能，是企业对存储产品的两个需求初衷，而随着企业的业务规模快速增长、场景应用逐步云化，传统SSD替换HDD的方式甚至是全闪阵列已难以应对业务扩展的需求，同时有些系统在成本上碍于集中式的硬件设计居高不下，运维难度也相对较高。此时，一些厂商就将目光投向了分布式全闪架构，这也是青云QingCloud正在采用的做法。
近年来，SSD成为存储行业新的增长驱动力，全闪部署已是大势所趋。相较于HDD，SSD的IOPS性能和低延迟有着质的提升，单盘容量受益于NAND颗粒成本降低，以及单盘NAND密度的增加，与市场上主流的HDD相比几乎相当。QingStor NeonSAN正式发布三年以来，已广泛服务于金融、能源、制造、医疗、传媒等行业，支撑了企业核心业务应用。由于采用了分布式架构和专为全闪设计的软件栈，使得其可扩展性、性能表现、部署成本均有优势，基于标准x86硬件和标准NVMe SSD盘的设计也让其有着很好的通用性。
在IDC最新发布的《中国软件定义存储及超融合市场跟踪研究报告，2019Q4》中，青云QingCloud旗下QingStor企业级分布式存储和青立方超融合双双入围核心厂商。其中，QingStor NeonSAN连续两年入围，跻身软件定义块存储市场四强，并且带动QingStor企业级分布式存储近三年复合增长率超过600%。凭借高可靠、高可用、高性能的存储服务，诞生于全闪时代的QingStor NeonSAN已成为企业核心业务云化转型的选择。
就像名称中的“Ne”元素一样，QingStor NeonSAN自设计之初就将稳定可靠视为立身之本，并且由于是完全基于SSD新介质设计的全闪架构和软件栈，可以程度发挥硬件的高性能。“青云QingCloud从起初做公有云开始，云硬盘就是软件定义存储技术的简单雏形。青云QingCloud做存储的理念，从一开始到现在都是和云紧密相连的。我们的产品更匹配云原生应用，适合在云上跑的分布式应用，对此QingStor NeonSAN有一些心得，在产品表现上也有自己明显的优势。”QingStor存储产品经理冯相东说。
产品设计上，QingStor NeonSAN通过对数据、软件架构和硬件组网的高可靠设计，可靠性可以达到9个9。同时，单卷性能超过10万IOPS，三节点集群性能可达到100万IOPS以上，时延控制在90微秒的量级，单卷容量达到100TB以上。节点扩容方面，1个集群可扩展至4096节点，保证性能和容量随节点增加而线性增长。数据层、控制层、前端接口（为各种应用客户端使用），以及管理运维，共同组成了QingStor NeonSAN的核心模块组件。
冯相东介绍称，QingStor NeonSAN从三个维度构建了稳定高可靠的架构。软件高可用方面，青云QingCloud梳理了I/O路径上的所有软件模块，在每一个关键软件模块上都做了高度冗余处理，每个处理I/O的模块会有3个以上的高可用模块同时承担任务，当其中任何模块发生异常或者硬件错误时，其他模块可以做接管。其中，ZooKeeper服务、元数据服务、管理服务、数据存储服务、接入服务等核心组件均冗余且高可用，并且可以自动切换。
数据高可用方面，主要通过数据分片和多副本策略，提供了多副本间数据的强一致。“我们在做数据处理时，每写入一笔I/O，比如写入一个A，一定要在集群（例如三节点的集群）的每个节点上把这个A 100%确认完全写入后，才会对上层应用返回，通知这笔写入完成了。保证在写入数据时，写入到3个完全可靠，100%一致的副本上。这3个副本其中任意1个或者2个副本发生损坏时，还有可用数据给前端业务使用，不会对数据本身的可用性产生任何影响。读的时候，我们会选取3个副本中的1个副本作为主副本，以保证读的时候，整体效率达到高。”冯相东说。
硬件高可用方面，青云QingCloud采用多层冗余的硬件架构，比如最小规模是3节点集群，当任意一个节点宕掉时，其他节点可以正常提供业务。网络组网时，每个节点都有冗余的网口对外提供业务，其中任何一个网口发生故障时，该网口的业务流量会转到另一个正常的网口上，继续提供服务。在每个存储节点之间，数据交互有专门的存储网络，连接后端交换机。在存储网络的处理上，青云QingCloud会在每个节点上选取两个网口连接后端交换机，同样具备容错能力。
除了高可用之外，性能表现同样关键。为此，青云QingCloud针对三个环节进行了深度处理。首先，在压力测试时可以让NVMe SSD的硬件性能达到80%甚至是90%，远高于同类开源产品的标准，在节点通讯上引入支持RDMA的网络技术，大幅降低节点间数据同步时延和CPU消耗；其次，块存储I/O从应用直接落到裸盘上，中间不会使用文件或对象存储作为中间格式，达到最简I/O路径，从客户端发送I/O请求开始，在NeonSAN只经过存储软件和SSD设备两步；此外，分布式存储架构的设计支持横向扩展，可以让性能和容量得到很好的线性扩容。
QingStor NeonSAN的部署场景主要分为两种：作为后端各种云、虚拟化平台的数据盘，作为关系型数据库后端的块存储平台。同时，也会为物理机后端数据盘的资源池、大数据分析提供存储平台，以及为容器平台提供持久性存储方案。为此，QingStor NeonSAN为容器环境做了很多优化适配，不仅可以通过CSI插件对接原生Kubernetes平台和青云QingCloud的KubeSphere容器平台，还可以对接青云QingCloud分布式数据库RadonDB。
目前，QingStor NeonSAN已覆盖主流的云及虚拟化平台，包括青云QingCloud、VMware、OpenStack、Hyper-V等等。例如，QingStor NeonSAN是VMware的技术合作伙伴，获得了VMware Storage ready认证，并且支持VMware VAAI-Block功能，可以为VMware虚拟机提供高级功能，使其直接调用存储端的高级特性，更高效地满足VMware虚拟化数据中心的存储需求。
当然，使用QingStor NeonSAN替代传统存储并不是马上就可以承接全部核心业务，青云QingCloud为此构建了一套完整的方案，包括获取需求、引入利益相关者、了解环境的约束条件、测算数据库负载，调整迁移策略，以及后续的长期规划等，还对整套系统进行监控和调优。
某保险集团在2015年获得互联网保险牌照，通过两年的运营其业务容量增长62倍，IT基础架构虚拟资源集群达到百倍提升，核心数据库的快速增长导致原有架构难以为继。切换到青云QingCloud后，客户的整体业务系统效率提升了100%，运维层面的改造周期从月缩短至天，横向扩容的特性使得增加存储节点就可以线性提升容量和性能。
某省国电在进行ERP云化迁移时，原有的SAP版本较为老旧，CI+DI架构出现了不少问题，紧耦合的组件在扩容时非常不方便，而且一旦某一台服务器出现问题后，HA切换时间较长，对业务影响很大，响应也会受阻。对此，青云QingCloud从咨询开始，帮助客户在架构设计、业务迁移等方面都进行了重新构建，将原来的两个组件扩展到四个组件，使得HA切换时间从10分钟缩短至1分钟左右，同时避免了会话进程相互影响，保障业务的连续性，成本也得到大幅度降低。
一直以来，华润创业都在使用青云QingCloud云平台，并借此将核心业务迁移上云，部署了应用级灾备。在架构升级时，华润创业直接接入QingStor NeonSAN分布式集群，然后对Oracle RAC业务进行改造，整个过程中仅涉及数据迁移，业务环境无需改造，只需在Oracle上添加QingStor NeonSAN共享盘，由NeonSAN自身机制提供数据迁移，大幅削减了工作量。
在应用级容灾的架构设计上，青云QingCloud在华润创业的生产中心、灾备中心分别建立了两个zone（区域），由Global（全局）做统一管理。通过资源编排，将主区的业务架构快速复制到备区，同时管理数据会进行自动同步。核心业务部分，利用QingStor NeonSAN异步复制机制完成数据同步，通过异步复制网关将两边的数据进行同步，在云平台上结合QingStor NeonSAN提供灾备演练、切换、回切等功能，实现灾备的统一管理。
重庆市勘测院希望构建一个高效可靠的存储平台，满足多节点大块数据读写，利用分布式存储系统保证后期业务顺滑扩容，存储系统能够适配多业务，实现简单运维。“这个项目是QingStor NeonSAN与VMware虚拟化平台连接的案例。”青云QingCloud资深解决方案架构师郑子尘说。
升级改造之后，企业级分布式存储为客户的核心业务提供了高性能，保障其数据高可用，有效避免了传统SAN阵列纵向扩容的问题。借助分布式横向扩容，可以省去额外的数据迁移工作，使得扩容时间大幅缩短80%以上。通过企业级分布式存储方案，为后续其他业务向云计算架构转型奠定了基础。
“青云QingCloud擅长做数字化转型整体解决方案的交付，从传统数据库一体机向x86平台迁移、SAP ERP等核心应用上云，包括构建灾备中心，支撑大数据、AI应用，支撑VMware虚拟化平台等等。我们可以提供端到端的核心业务云化方案，会跟客户做一对一咨询，设计适合的云化方案，将其核心业务做云化迁移。”郑子尘表示，“QingStor NeonSAN是真正可以承载核心业务的国产企业级分布式块存储。我们在案例里看到的都是企业的核心业务，最重要的数据库、ERP、业务系统，全部跑在QingStor NeonSAN上。”
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