導(dǎo)語：打開購物軟件，搜索早已經(jīng)“種草”的商品并下單，這是我們再也習(xí)慣不過的生活方式。但在輕松愉快的購物旅程的背后，海量小文件的讀寫，成為存儲系統(tǒng)“難題”。為了幫助電商、交通、廣電等行業(yè)化解海量小文件的存儲壓力，浪潮AS13000 進(jìn)行了廣泛創(chuàng)新，能夠提升30%以上的小文件讀寫性能，將業(yè)務(wù)處理速度增加數(shù)倍。

  面對千億量級的小文件，存儲系統(tǒng)壓力山大

所謂小文件，指的是存儲占用空間相對較小的文件，一般來說低于64MB的文件就可以被認(rèn)定為小文件，而大量的小文件大小則在幾KB到幾十KB之間。在云計算、大數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)中，文本、圖片、音樂等是典型的小文件應(yīng)用場景。

隨著數(shù)字化創(chuàng)新的加速，組織內(nèi)部的數(shù)據(jù)呈現(xiàn)出指數(shù)級增長的趨勢，特別是小文件更是隨著業(yè)務(wù)增長到一個巨大的量級。與大文件的存儲不同的是，大量磁盤在小文件存儲場景中的性能極低，單塊企業(yè)級SATA磁盤如果全部存儲4KB左右的小文件，帶寬只有520KB/s，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于應(yīng)有的120MB/s的帶寬標(biāo)準(zhǔn)值，很容易因為存儲系統(tǒng)的性能不足造成上層應(yīng)用“卡頓”。把磁盤全部換成固態(tài)盤固然可以解決問題，但是，固態(tài)盤的價格數(shù)倍于SATA磁盤，對于很多用戶來說，全面的應(yīng)用固態(tài)盤在成本上仍然不現(xiàn)實。

百億 ~ 萬億量級的小文件對存儲性能提出挑戰(zhàn)

而且，每個應(yīng)用場景對于存儲系統(tǒng)的性能往往有著不同的要求。例如，某領(lǐng)先電商平臺已經(jīng)存儲了數(shù)量以百億計算的圖片文件，這些圖片平均大小在15KB左右，用戶對于這些圖片文件的讀取完全是隨機讀取，一旦大量用戶同時在線訪問網(wǎng)址或者搜索商品，往往就會給存儲系統(tǒng)的隨機讀寫能力帶來巨大的挑戰(zhàn);在交警系統(tǒng)中，路口的抓拍攝像頭會將違章圖片傳送至區(qū)中心的計算服務(wù)器，不僅攝像頭數(shù)量多，而且每臺攝像頭每天都可能生成數(shù)千乃至上萬張照片，某市每天相關(guān)圖片寫入甚至超過一億張，要降低存儲系統(tǒng)的壓力，就需要及時刪除正常的圖片，這對存儲系統(tǒng)的寫入、刪除能力要求很高。

浪潮存儲產(chǎn)品經(jīng)理杜劍表示：“海量小文件的讀寫需求在近幾年來快速增長，特別是在人工智能、高性能計算等應(yīng)用場景中，往往需要對于海量的數(shù)據(jù)集進(jìn)行隨機讀寫操作，存儲系統(tǒng)的性能不足將會帶來高時延，從而直接影響應(yīng)用的效果。為了解決海量小文件的讀寫問題，浪潮除了嘗試在硬件上進(jìn)行重構(gòu)之外，還致力于通過軟件層面的技術(shù)創(chuàng)新來進(jìn)行改善。”

  解決海量小文件的讀寫難題 浪潮有三板斧

作為了面向云計算、大數(shù)據(jù)存儲的高性能集群架構(gòu)產(chǎn)品，浪潮軟件定義存儲 AS13000 可以幫助用戶搭建存儲資源池，為上端應(yīng)用提供其所需的存儲資源。為了提升海量小文件的讀寫性能，浪潮 AS13000 從云數(shù)據(jù)集群、小文件聚合、文件分層三個層面進(jìn)行了創(chuàng)新。

浪潮軟件定義存儲 A S13000

  首先 ， 云數(shù)據(jù)集群技術(shù)創(chuàng)新 。AS13000 可以根據(jù)系統(tǒng)規(guī)模統(tǒng)一規(guī)劃，保證元數(shù)據(jù)服務(wù)散布于每個存儲節(jié)點，使系統(tǒng)能夠通過多個元數(shù)據(jù)服務(wù)器提供元數(shù)據(jù)服務(wù)，實現(xiàn)元數(shù)據(jù)并發(fā)操作，有效的提升處理海量小文件的能力。而且，AS13000 還提供了目錄負(fù)載平衡特性。將目錄自動分配到系統(tǒng)中的所有元數(shù)據(jù)服務(wù)，減少相關(guān)元數(shù)據(jù)的通信壓力。

  其次 ， 小文件聚合技術(shù)創(chuàng)新 。在前面我們也提到過，磁盤讀寫大文件的速度往往要顯著高于小文件。為了利用這一特性，AS13000 中的小文件并非直接落盤，而是合并為64MB之后再進(jìn)行落盤操作，從而有效降低小文件寫入磁盤次數(shù)、減輕寫數(shù)據(jù)壓力，同時還提高讀取命中率并縮短讀 I/O 路徑。

  最后 ， 文件分級計算創(chuàng)新 。 AS13000 會根據(jù)集群系統(tǒng)中文件的大小、類型、存放時間等元數(shù)據(jù)屬性，將滿足用戶所設(shè)置分級策略的文件分別遷移到不同性能存儲介質(zhì)上的存儲池中。其中，在線存儲使用高速存儲介質(zhì)，應(yīng)用于文件讀寫頻繁且對性能要求較高的場景，近線存儲使用低價、低速的存儲介質(zhì)，應(yīng)用于對文件讀寫帶寬和存儲容量要求較高的高帶寬、大容量場景，這樣有利于實現(xiàn)速度與成本的平衡。

經(jīng)過驗證，在應(yīng)用了這些技術(shù)創(chuàng)新之后，浪潮 AS13000 在海量小文件的讀寫性能方面有了顯著的提升，理論測試中的提升幅度超過30%。

浪潮軟件定義存儲服務(wù)交通 、 廣電 、 通信等行業(yè)用戶

  電商 、 交通卡口等場景 提升數(shù)倍處理效率

在電商、交通、機器學(xué)習(xí)、高性能計算等實際客戶的存儲系統(tǒng)應(yīng)用實踐中，浪潮 AS13000 顯著的提升了海量小文件的讀寫性能。在某工業(yè)技術(shù)研究院的高性能計算應(yīng)用中，浪潮 AS13000 通過小文件讀寫性能的優(yōu)化將作業(yè)耗時降低了20%;在某警務(wù)云的搭建實踐中，浪潮 AS13000 在應(yīng)對8KB-64KB 小000，比預(yù)期值提升了30% 左右。

海量文件讀寫時，整體集群 IOPS 高達(dá)110小文件讀寫速度的提升對于上層應(yīng)用效率的提升可謂“立竿見影”。例如，在某市骨架路網(wǎng)的視頻監(jiān)測中，浪潮 軟件定義存儲AS13000 將圖片檢索用時從十幾秒降低到3秒以下，交通監(jiān)控圖片取證實現(xiàn)“秒開秒解”，交通執(zhí)法取證的速度更是提升幾倍。除了極高的性能表現(xiàn)之外，浪潮AS13000還具備極高的可用性、安全性，是搭建面向云計算、大數(shù)據(jù)存儲的高性能集群架構(gòu)的優(yōu)先選擇。

(新媒體責(zé)編：shang080503)