走近VFCache：全新的企业级闪存创新技术

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EMV VFCache是服务器闪存缓存的软/硬件解决方案。它使用了智能缓存软件和PCIe 闪存技术以减少延时并增大吞吐量，因此对性能有显著提升。测试显示对某些应用吞吐量可提升三倍，并减少60%的延迟。EMC将闪存技术延伸至服务器，并将PCIe闪存技术的优势从社交媒体边缘应用和互联网拓展到主流关键应用如微软、甲骨文和SAP.现在的数据库（CRP,ERM），联机事务处理系统（OLTP），邮件，网站和报表系统，以及任何拥有缓存工作集的读密集型工作负荷，都将受益于PCIe闪存的强大性能。

什么是VFCache？

传统架构

在介绍什么是VFCache之前，让我们先看一下传统结构是怎样的：

• 读和写由存储阵列处理
• 性能取决于后端存储介质、负载和网络状况

图1. 传统架构

如果用户想要通过减少延时并增加IOPS和每分钟处理的业务量来使性能翻倍，应该怎么做？

VFCache解决方案

闪存技术本身可以通过不同的方式应用于存储环境中。下图显示了不同存储技术每GB IOPS的比较。闪存驱动器引入存储阵列实现一个数量级的性能改进，数据访问速度比15K硬盘快300倍。现在，通过PCIe卡将闪存技术用于服务器将性能提升了另一个数量级，使数据访问的速度比15K硬盘快了4000倍。

图2. 存储技术比较

VFCache将闪存的性能引入了服务器。VFCache附带的缓存优化通过判断哪些是最常用数据并将其存放在服务器Flash缓存中从而自动改变了负载。VFCache可将最热数据自动存放在服务器的PCIe卡上，使速度得到显著的提升。

EMC FAST技术可以根据数据访问频率最高并将它放置到正确的存储层。VFCache将FAST技术从存储阵列延展到支持一个智能的端到端的数据分层和存储到服务器的缓存策略通过全自动分层FAST算法，VFCache可以智能地判断出哪些是最常用的数据，并把它放置在距离应用更近的服务器PCIe闪存上。因此避免了I/O访问穿过网络到达存储的延时。一旦有足够的数据从应用程序工作区提升到VFCache，之后对数据的访问延时会降低很多。因此性能提升3倍并且对于特定应用而言，延时可降低50%。

VFCache通过“透写式缓存”对数据进行全盘保护，保证了写数据与后端存储阵列保持一致。当数据被读写到VMAX,VMAXe,VNX 或VNXe存储，客户可确信他们的数据被业界拥有最高可用性、完整性、可靠性和灾难恢复的存储解决方案所保护。无需任何冗赘的存储，这些信息依然可分享和可扩展。

图3. VFCache提升服务器I/O性能

VFCache对应用是透明的，使用VFCache，无需对应用重新写入、验证或测试。

如下图所示，VFCache极大地提升了读敏感应用的速度：

• 读操作由VFCache处理以提升性能
• “透写式”写入存储阵列以保护数据

图4. 使用VFCache架构

VFCache对于涉及繁重读I/O的应用性能更佳。测试中，VFCache读吞吐量提升了210个百分点，将读延时降低了60%。VFCache可满足像数据库、逻辑分析、企业级应用服务器、email、网络服务器等多种应用的性能要求。

VFCache有哪些优势？

由于VFCache的工作方式，部分I/O处理从存储阵列转移到安装了VFCache的服务器。随着环境中VFCache安装在一个或多个服务器上,更多I/O处理从存储阵列卸载到了服务器。从而带来高可扩展性I/O处理存储模式——具有更高性能容量的存储环境。由于VFCache帮助降低了存储阵列的负载，因而减轻磁盘繁忙程度而可回收以备其他应用程序使用。

VFCache提升了性能同时降低了应用程序的响应时间。对一些业务而言，这会转化成为更高的处理或搜索能力。

例如，一家金融贸易公司由于存储环境所能提供的IOPS有限，而导致业务量受到限制。VFCache增长了吞吐量从而容许更多业务同时进行，因此为公司带来更多收益。

另一个例子是，游客访问电子商务网站时感到延时，原因是数据从后端存储读出时速度受限。由于从VFCache读出延时减小，搜索会更快，网页加载时间也会更短，因此会提升网站的用户体验。

通常客户环境可能有多个应用访问同一个后端存储，如果其中一些比其他应用重要，用户希望这些应用达到最佳性能而其他非关键应用实现“足够好”的性能。由于VFCache安装在服务器而不是主机上，因此可实现这样的灵活性。当多个应用访问相同存储时，安装VFCache的服务器性上的应用性能得到提升，而其他服务器上的应用继续从存储系统中获得好的性能。实际上，这部分应用性能也会小有提升，因为后端存储的部分负载被转移给了VFCache，存储系统为这些应用提供更多的处理能力。

VFCache允许客户将其配置在服务器卷级别。如果某些特定卷无需通过VFCache增速，如应用程序日志，这些指定磁盘设备可从VFCache增速列表中移除。虚拟环境下，可选择虚拟机及其源卷使用VFCache加速。

VFCache是基于服务器的缓存因此对具体构造透明。不管是运行其上的应用还是之后的存储系统都无需更改。

由于VFCache是缓存解决方案而非存储解决方案，用户无需对数据进行移动。因此如果服务器或PCIe卡发生故障并不会造成数据无法访问。

VFCache不需要大量的内存或CPU封装，因为所有闪存及接口管理都由PCIe卡来完成不使用服务器资源。不同于其他PCIe解决方案，在服务器上使用VFCache不会造成大量的开销。

用户可使用部分服务器闪存作为缓存，其他部分作为DAS供临时数据使用。

White Paper: Introduction to EMC VFCache

VMAX, VMAXe, VNX 和 VNXe