Fusion-io 的 ION 数据加速器软件平台利用 ioMemory 闪存和开放式服务器硬件，通过共享或集群高速 PCIe 闪存来加速应用程序和 SAN 性能。 ION Data Accelerator 设计用于与许多主要供应商的第 1 层服务器硬件一起使用，它用作支持块存储协议（包括 8/16Gb 光纤通道、QDR/FDR InfiniBand 和 10Gbit iSCSI）的应用程序加速器设备。
Fusion-io 的 ION 数据加速器软件平台利用 ioMemory 闪存和开放式服务器硬件，通过共享或集群高速 PCIe 闪存来加速应用程序和 SAN 性能。 ION Data Accelerator 设计用于与许多主要供应商的第 1 层服务器硬件一起使用，它用作支持块存储协议（包括 8/16Gb 光纤通道、QDR/FDR InfiniBand 和 10Gbit iSCSI）的应用程序加速器设备。
当与 Supermicro X9DRX+-F 等服务器平台结合使用时，ION Data Accelerator 作为应用程序加速器设备的功能可以得到充分发挥，该平台专为在其所有可用 PCIe 插槽中实现最佳性能而构建。 这篇评论将重点关注与 ION Data Accelerator 一起使用时的性能 SuperChassis 9 中的 X747DRX+-F 主板 以及 Fusion-io 的 3.2TB ioScale PCIe 卡。 为了确保网络性能不是瓶颈，我们将使用两个双端口 16Gb QLogic 2600 系列 HBA 进行 SAN 连接。
ioScale 最初是一种应用程序加速解决方案，仅可大量用于企业应用程序。 最近，Fusion-io 以较小的数量提供了 ioScale 卡，以供更广泛的客户使用。 带有 ioScale 的 ION 数据加速器解决方案代表了通过 SSD 和分层存储与 SAN 和应用程序加速的对比。 从理论上讲，与竞争的基于 SSD 的架构相比，PCIe 解决方案可以通过更少的新设备和基础设施投资来扩展性能。 换句话说，如果 Fusion-io 的应用程序加速器方法可以提供比 SSD 存储更有针对性的加速，他们应该继续为这项技术寻找新的客户，即使从每 GB 的角度来看 ioScale 存在价格溢价。
ION Data Accelerator 不仅通过管理最苛刻的 I/O 请求和保留热数据的副本以避免硬盘驱动器的延迟来提高存储网络性能，而且还通过将存储阵列从需要管理高速缓存或层级中解放出来. 这些较轻的吞吐量要求可以提高底层海量存储阵列的性能。 ION Data Accelerator 与 Fusion-io 的 ioTurbine 缓存解决方案集成，后者提供读取和写入加速。
ION 数据加速器系统要求
- 支持的服务器
- 戴尔：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（支持单节点）
- 基本硬件要求
- 存储控制器
- 光纤通道需要 QLogic 2500 系列主机总线适配器 (HBA)。
- InfiniBand 需要 Mellanox ConnectX-2 或 ConnectX-3 InfiniBand 主机通道适配器 (HCA)。
- iSCSI 需要来自 Intel、Emulex、Mellanox 或 Broadcom 的 10Gbit iSCSI NIC。
- io内存
- ION Data Accelerator 仅支持 ioMemory，包括 ioDrive、ioDrive Duo、ioDrive2、ioDrive2 Duo 和 ioScale。
- 每个 ION 数据加速器系统中的所有 ioMemory 产品的类型和容量都必须相同。
- 支持的最低配置：一个 ioDrive（没有 RAID 功能，除非您有多个 ioDrive）。
- RAM：ION 数据加速器需要 8GB 的基础加上每 TB ioMemory 5GB。 例如，如果您有 4.8TB 的 ioMemory，那么您的系统应该有 8GB + 4.8 * 5GB，或 32GB 的 RAM。
- 硬盘驱动器：Fusion-io 建议服务器具有用于启动和应用程序的镜像硬盘驱动器。
- 管理网卡：支持的硬件平台上基本自带网卡LOM即可。
- 存储控制器
- 额外的 HA 系统要求
- 一个带有 40Gbit Mellanox ConnectX-3 互连的 PCIe 插槽可供使用。
- 必须连接两个互连端口。
- 每个 ION Data Accelerator 系统必须使用相同类型和容量的 ioDrive 进行相同配置。
- 必须实施NTP（网络时间协议）
企业可以将 Fusion ioSphere 管理与 ION Data Accelerator 结合使用，以通过图形用户界面和命令行进行集中控制。 ioSphere 还可以为数据中心的所有 ioMemory 设备提供监控和管理，并简化在整个部署过程中跟踪 ioMemory 健康状况和预期寿命信息。
ION Data Accelerator 还可用于高可用性配置，其功能基于集成 RAID 构建以防止组件故障，以及非对称主动/主动故障转移集群以防止系统故障。 ION Data Accelerator HA 可以通过 ioSphere GUI 和命令行界面进行管理。 ION Data Accelerator HA 包括基于 Linbit 的 DRBD 的复制功能，它跨一对集群 ION Data Accelerator 节点同步复制每个写入操作。 它还利用 Corosync 和 Pacemaker 工具在故障期间进行集群资源管理和消息传递。
从可用性的角度来看，Fusion-io 使设置过程变得足够简单，小型 IT 部门无需成为所有存储或网络方面的专家即可进行管理，从而使很多事情变得正确。 我们测试的配置利用了带有 9 个 PCIe 10 插槽的 Supermicro X3.0DRX+-F 主板，使我们能够为服务器配备 8 个 3.2TB ioScale PCIe SSD 以及两个双端口 16Gb FC HBA。 使用标准的 2.1.11 发行版 ISO，我们能够在 15 分钟内将裸服务器变成 ION 加速器。
一旦系统启动并运行，第一步就是创建一个存储池以开始从中划分出 LUN。 用户可以选择三种存储模式，包括 RAID0、RAID10 和直接访问。 我们为我们的主要测试环境选择了 RAID10 或 Reliable Performance，它仍然提供充足的性能，但可以在不丢失数据的情况下处理 ioMemory 故障。 有了该存储池，下一步就是为您的 SAN 环境配置 LUN。
在我们的测试环境中，我们为 VMmark 提供了 12 个 LUN，并为综合基准测试提供了额外的 LUN。 这个过程非常简单，用户只需输入所需的容量、授予访问权限的启动器组和扇区大小（可以设置为 512 字节或 4K）。 该界面允许一次性创建 LUN，或在一个设置中创建多个 LUN，以快速部署环境。 下一步是为多个 FC 接口创建启动器组，以便在多路径或虚拟化环境中访问给定的 LUN。 如下所示，我们在一组中使用了 VMware 启动器，在另一组中使用了用于 FIO 测试的 Windows 启动器。
一旦环境设置并激活，ION Accelerator 将继续为用户提供丰富的管理信息。 所有性能监控都被存储用于历史目的，这使管理员可以跟踪网络和设备性能直至 IOP，以及跟踪闪存耐用性或温度等系统重要指标。 在来自 VMmark 测试的示例报告中，选定时间段内的吞吐量、平均传输速度和热监控都近在咫尺。 此数据还可以缩小到特定的 ioMemory 设备。
对于更详细的 ioMemory 信息，用户可以深入特定的卡以查看挂载点、使用的总耐久度和其他详细信息。
应用性能分析
StorageReview 企业实验室采用 基于 VMmark 的虚拟化基准测试 为了评估虚拟化环境中常用的计算和存储设备。 ION Data Accelerator 的高级 PCIe 利用率和管理功能旨在提高此类环境的性能，使其成为 VMware VMmark 基准测试的明确候选者。 我们的 VMmark 协议利用一系列基于常见虚拟化工作负载和管理任务的子测试，结果使用与系统执行各种虚拟工作负载（例如虚拟机的克隆和部署、自动跨数据中心的 VM 负载平衡、VM 实时迁移 (vMotion) 和动态数据存储重定位 (storage vMotion)。
使用四个 3.2TB ioScale PCIe 卡测量 ION 数据加速器的性能，最高标准化 VMmark 2.5.1 应用程序得分为 15.40，10 个 Tiles，最高总得分为 12.66，10 个 Tiles。 在一块上，标准化应用得分为 1.7，而一块总分达到 1.58。
企业综合基准
我们的企业存储综合基准测试流程以相同的工作负载将每个设备预置到稳定状态，设备将在 16 个线程的重负载下进行测试，每个线程有 16 个未完成队列，然后在多个线程/队列中以设定的时间间隔进行测试深度配置文件以显示轻度和重度使用下的性能。
预处理和初级稳态测试：
- 吞吐量（读+写 IOPS 聚合）
- 平均延迟（读+写延迟一起平均）
- 最大延迟（峰值读取或写入延迟）
- 延迟标准偏差（读+写标准偏差一起平均）
我们对 ION Data Accelerator 的分析包括与我们过去的企业存储基准和广泛发布的值（如最大 4k 读写速度和 8k 70/30）相当的四个配置文件，这些值通常在制造商规范和基准中发布。
- 4k
- 100% 读取和 100% 写入
- 8k
- 100% 读取和 100% 写入
- 70% 读取/30% 写入
- 128k
- 100% 读取和 100% 写入
在我们的 4k 测试中测量 ION 数据加速器系统的吞吐量表明，当配置在 RAID301,638 阵列中以获得最佳性能时，读取 IOPS 为 324,506，写入 IOPS 为 0。 重新配置为 RAID10 阵列后，系统保持 269,203 IOPS 的读取性能，而写入性能为 199,557 IOPS。
绘制平均 4k 读取和写入延迟表明 RAID0 阵列的读取和写入操作延迟相似，分别为 0.847 毫秒和 0.786 毫秒。 在我们的 RAID10 阵列基准测试中，平均读取延迟略微增加至 0.949 毫秒，而写入延迟达到 1.280 毫秒。
最大延迟结果揭示了 RAID4 配置中 10k 写入延迟的显着高点，在评估过程中有一个点延迟了 145.75 毫秒。
4k 延迟标准偏差还反映了 RAID10 阵列强加的写入延迟的更大可变性。 在 RAID0 中，Fusion ION 数据加速器配置将两个标准偏差保持在接近 0.62 毫秒，RAID0.709 读取增加到 10 毫秒，写入操作增加到 1.619 毫秒。
在针对 8k 工作负载对 ioScale 卡进行预处理后，我们针对 8% 读取和 16% 写入操作测量了具有 16k 传输和 100 线程重负载以及 100 队列深度的两种阵列类型的吞吐量。 ION 系统配置为 RAID330,646 阵列时达到 310,740 次读取 IOPS 和 0 次写入 IOPS，在 RAID171,341 中缩减为 191,423 次读取 IOPS 和 10 次写入 IOPS。
为了更细致地了解 8k 传输的性能，我们接下来使用了一项测试，该测试包括跨一系列线程和队列计数的 70% 读取操作和 30% 写入操作。 在此基准测试中，两种 RAID 类型之间的吞吐量仍然更具竞争力，RAID0 提供了最大的性能优势，一般情况下工作负载更大，尤其是深度队列。
我们的 8k 70/30 基准测试的平均延迟图表显示两种 RAID 配置的性能非常相似，随着线程和队列数量的增加，RAID0 超过 RAID10。
此测试期间的最大延迟结果呈现不太一致的模式，其中 RAID10 在工作负载范围的低端和高端保持轻微优势。
在 8k 70/30 基准测试期间，两种 RAID 配置都管理着非常一致的延迟性能。 在高队列深度和线程数超过 8 时，RAID0 将超过 RAID10。
我们最终的综合基准测试使用更大的 128k 传输大小，测试 100% 读取操作和 100% 写入操作。 更大的传输大小几乎消除了 ION 系统的 RAID0 阵列的性能优势，读取和写入操作的性能结果在不同阵列类型之间的差异在 1% 以内。
结语
Fusion-io 提供一些可用的最复杂的应用程序加速设备，并且随着其 ioScale PCIe 卡现在可用于更广泛的企业市场部分，我们期望看到该技术的更频繁和多样化的使用。 Fusion 的 ION Data Accelerator 揭示了 PCIe 存储的一个发展方向：跨多个主机服务器协调和自动汇集高速存储资源。 在 ION 改进的性能及其对跨多个服务器的 ioScale PCIe 卡的统一管理之间，ION 数据加速器证明了 PCIe 具有与基于 SSD 的加速方法不同的未来和用例。
当谈到可用性和性能时，Fusion-io 的 ION Accelerator 可以提供很多。 从开始到完成，在我们自己的服务器上推出软件只用了不到 15 分钟。 在线后配置存储仅需几分钟，通过直观的菜单和简单的设置即可将存储分配给等待的服务器。 从性能的角度来看，我们对测试中的 4 端口 16Gb FC 连接印象深刻，它提供了超过 5.8GB/s 的顺序读取和 4GB/s 的顺序写入，峰值随机 I/O 分别超过 301k IOPS 读取和 324k IOPS写。 在 VMmark 2.5.1 中测试的应用程序性能也非常出色，即使我们将配置缩减为 RAID10 中的四个 ioScale PCIe SSD，也能轻松处理 10 个区块。 作为商用硬件上的“滚动您自己的闪存 SAN”，Fusion-io 通过 ION Accelerator 设立了高标准。
优点
- 允许用户构建他们需要的精确闪存 SAN，包括存储、网络接口和服务器
- 易于设置和管理
- 出色的性能
- 包括对 HA 配置的支持
缺点
- 有限的服务器支持列表
底线
Fusion-io ION 数据加速器为 IT 管理员提供了一种在共享存储环境中部署闪存的全新方式，而没有主流 SAN 市场中的许多限制。 Fusion-io 提供了一个简单的 GUI 界面，支持大多数主流服务器品牌和接口卡，以及 HA 配置选项，同时仍然从一个盒子中驱动巨大的可扩展 IO。
