存儲對桌面云的影響分析

吳雷雷　李華　于雅靜　盧玢鑫

摘要：桌面云的應(yīng)用范圍越來越廣，從運(yùn)營商到一些安全性較高的企事業(yè)單位，有些已經(jīng)推廣到個(gè)人用戶，可以說應(yīng)用前景非常明朗。文章針對市場上現(xiàn)有主流存儲的特點(diǎn)以及桌面云系統(tǒng)自身的特點(diǎn)，對存儲在桌面云系統(tǒng)中的應(yīng)用進(jìn)行了分析及闡述。

關(guān)鍵詞：桌面云；存儲；IOPS；虛擬桌面；全閃盤陣列 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

中圖分類號：TN915 文章編號：1009-2374（2015）08- DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.

1 概述

塊存儲和文件存儲是我們比較熟悉的兩種主流的存儲類型。目前大部分的磁盤陣列系統(tǒng)都是塊存儲模式，NAS存儲基本都是基于文件的。NAS存儲主要應(yīng)用于FTP、在線視頻點(diǎn)播、監(jiān)控系統(tǒng)等。

2 存儲性能指標(biāo)

影響存儲性能的指標(biāo)一般來說有兩個(gè)：IOPS和吞吐量。在磁盤內(nèi)部帶寬充足的情況下，存儲的IOPS對存儲性能影響較大。影響存儲IOPS性能有磁盤類型、磁盤轉(zhuǎn)速、RAID方式。

目前運(yùn)營商主要業(yè)務(wù)系統(tǒng)的存儲采用的磁盤類型為SAS，邊緣系統(tǒng)采用SATA，F(xiàn)C類型的由于成本較高已逐步退出市場；對于新型的SSD固態(tài)盤，開始試點(diǎn)性應(yīng)用，以下主要針對SAS盤及SSD固態(tài)盤進(jìn)行分析。

SAS硬盤本質(zhì)上是一種機(jī)械裝置，實(shí)際應(yīng)用中，采用10K和15Krpm轉(zhuǎn)速的較多。磁盤完成一次I/O請求與尋道時(shí)間、數(shù)據(jù)傳輸速度和自身旋轉(zhuǎn)延遲有關(guān)。IOPS=1000/（3+60000/15000/2）=200（運(yùn)營商所用磁盤一般為15Krpm，因此，本文只計(jì)算15Krpm磁盤的IOPS）實(shí)際應(yīng)用中磁盤實(shí)際所能提供的IOPS還與采用的RAID方式有關(guān)。

SSD硬盤：是一種新型的存儲磁盤，同傳統(tǒng)的磁盤不一樣的地方在于，不需要像傳統(tǒng)磁盤那樣需要尋道和旋轉(zhuǎn)，因此大大降低了尋址開銷，因此IOPS可以非常高，能夠達(dá)到數(shù)萬甚至數(shù)十萬。目前市場上的SSD硬盤的IOPS值從幾千到數(shù)萬不等。

3 桌面云系統(tǒng)及存儲在其內(nèi)的應(yīng)用分析

桌面云是一種將用戶桌面與實(shí)際終端設(shè)備相分離的應(yīng)用模式。它將原本運(yùn)行在用戶終端上的桌面和應(yīng)用程序托管到服務(wù)器端運(yùn)行，并由終端通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行遠(yuǎn)程訪問，而用戶終端本身僅實(shí)現(xiàn)輸入輸出與界面顯示功能。

在這一應(yīng)用模式下，將與用戶終端相對的服務(wù)器端部分，包括桌面虛擬化軟件及相應(yīng)服務(wù)器、存儲和網(wǎng)絡(luò)資源組成的系統(tǒng)，統(tǒng)稱為桌面云系統(tǒng)。

按照云桌面系統(tǒng)提供的資源類型和實(shí)現(xiàn)技術(shù)不同，可以分為遠(yuǎn)程共享桌面、遠(yuǎn)程共享應(yīng)用和虛擬桌面等三種類型：（1）遠(yuǎn)程共享桌面。遠(yuǎn)程共享桌面利用服務(wù)器操作系統(tǒng)（如Windows Server 2003、Windows Server 2008）的多用戶會話共享功能，允許多個(gè)用戶同時(shí)遠(yuǎn)程連接到同一個(gè)操作系統(tǒng)，并為每個(gè)用戶提供不同的桌面。用戶可擁有自己的桌面配置，并共享使用桌面應(yīng)用程序；（2）遠(yuǎn)程共享應(yīng)用。遠(yuǎn)程共享應(yīng)用的技術(shù)實(shí)現(xiàn)方式與遠(yuǎn)程共享桌面類似，即仍然是基于同一操作系統(tǒng)內(nèi)的會話共享。不同點(diǎn)在于，用戶不會看到服務(wù)器端的整個(gè)桌面，而是直接運(yùn)行指定的應(yīng)用程序，體驗(yàn)與本地應(yīng)用類似；（3）虛擬桌面。虛擬桌面是基于服務(wù)器虛擬化提供的可遠(yuǎn)程訪問的桌面，即服務(wù)器為每個(gè)用戶分配一個(gè)虛擬機(jī)（安裝Windows XP、Windows 7等桌面操作系統(tǒng)），用戶遠(yuǎn)程訪問自己的虛擬機(jī)，并可擁有獨(dú)立、完全的桌面使用和控制權(quán)限。

目前來看，桌面云是解決當(dāng)前桌面應(yīng)用中所面臨的管理維護(hù)、信息安全以及節(jié)能等問題的最佳選擇。

一般來講，普通PC的性能主要取決于CPU和內(nèi)存的配置，實(shí)際上PC機(jī)的硬盤對PC的性能影響也是很大的。PC上所有的文件均存儲在硬盤上，硬盤的寫入和讀取速度直接決定了電腦運(yùn)行軟件的速度，比如說在游戲里面需要載入地圖之類的，而讀取速度慢的硬盤可能需要等上幾分鐘甚至幾十分鐘，讀取快的硬盤一般1～2分鐘就好。同樣的，桌面云中單個(gè)桌面的性能也取決于三方面：CPU、內(nèi)存和存儲。其中CPU和內(nèi)存只需提高服務(wù)器配置及提高單桌面的分配值即可，對于存儲存在多重解決方案，下文將進(jìn)行詳細(xì)分析。

3.1 單桌面配置

某省移動公司針對單桌面配置進(jìn)行了單獨(dú)的測試，測試過程在此不一一贅述，測試結(jié)果如下所示：

選用VMware虛擬化軟件，20個(gè)桌面可共享一個(gè)操作系統(tǒng)。以上單桌面所需IOPS為穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)的值，桌面啟動時(shí)IOPS瞬間會高達(dá)100，也就是所謂的啟動風(fēng)暴。

3.2 存儲配置

為了對比，選取1000個(gè)桌面進(jìn)行實(shí)際配置。

3.2.1 SAS硬盤。1000個(gè)桌面所需的IOPS=1000*20=20000；所需的存儲容量=（1000*30/20+1000*50）/1000=51.5T。

選用RAID 0+1，讀寫比例按照4∶6考慮，單個(gè)SAS硬盤按照300G考慮，所需硬盤的數(shù)量為：為滿足20000的IOPS的話，需要544塊300G SAS硬盤，有效容量達(dá)到81.6T左右。由此可見，為了滿足IOPS的性能要求，勢必需要配置更多的硬盤，形成一定的資源浪費(fèi)。為滿足51.5T的容量需求的話，需要343塊300G SAS硬盤，實(shí)際IOPS為12605，不滿足需求。

3.2.2 SSD硬盤。單塊SSD硬盤的容量為200～800G不等，IOPS由3000～10000，本次選用400G，IOPS按照4000進(jìn)行配置及選用RAID0+1的方式。滿足容量的話，需要258塊SSD硬盤，IOPS達(dá)到51600，可滿足需求，并可很好的解決啟動風(fēng)暴問題。

目前，市場上一些主流存儲廠商已經(jīng)開始推出全閃盤存儲，并在國外某些場景已進(jìn)行了商務(wù)應(yīng)用。

4 結(jié)語

目前，桌面云的應(yīng)用范圍越來越廣，從運(yùn)營商到一些安全性較高的企事業(yè)單位，有些已經(jīng)推廣到個(gè)人用戶，可以說應(yīng)用前景非常明朗。桌面云的優(yōu)化工作顯得越來越重要，PC服務(wù)器的CPU發(fā)展迅速，由幾年前的2核到現(xiàn)在的16核，單臺服務(wù)器所能承載的桌面從CPU處理能力上來講得到飛速發(fā)展，可是實(shí)際上單臺服務(wù)器的承載能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到通過計(jì)算得出的理論值，歸根到底來說就是單桌面的IO成為了單桌面性能的瓶頸。全閃盤陣列的出現(xiàn)可以解決IOPS的問題，從而提高單臺服務(wù)器的承載能力。采用全閃存陣列可以充分釋放CPU的處理

能力。

雖然全閃盤陣列存在非常多的優(yōu)點(diǎn)，缺點(diǎn)也同樣明顯，主要缺點(diǎn)有以下兩點(diǎn)：（1）成本高，全閃盤陣列的成本高達(dá)5萬～10萬/T，而普通的SAS存儲成本為1萬～3萬/T；（2）SSD的優(yōu)勢是延遲低，但SSD不耐擦寫，經(jīng)過數(shù)千次擦寫之后，就不能再使用。針對上述兩點(diǎn)，一些存儲廠商通過一些新的技術(shù)手段來進(jìn)行優(yōu)化，如針對高成本問題，采用消重技術(shù)，某些廠商的全閃盤陣列的消重比可達(dá)3∶1；針對第二點(diǎn)，可通過在SSD硬盤上增加備用存儲顆粒的方法，一旦一些存儲顆粒損壞后，備用存儲顆?？神R上啟用。

受成本影響，桌面云系統(tǒng)中應(yīng)用全閃盤陣列存在一定難度，隨著技術(shù)的發(fā)展，全閃盤陣列的成本會進(jìn)一步降低，全閃存陣列還主要應(yīng)用在一些高IOPS的應(yīng)用場合，如數(shù)據(jù)庫等；屆時(shí)，全閃存陣列會得到更廣的應(yīng)用，桌面云系統(tǒng)中的單桌面體驗(yàn)會越來越好。

作者簡介：吳雷雷（1980-），男，河北邢臺人，中國移動通信集團(tuán)設(shè)計(jì)院有限公司河北分公司工程師，研究方向：移動通信互聯(lián)網(wǎng)、數(shù)據(jù)支撐網(wǎng)。

（責(zé)任編輯：周 瓊）