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基于英特尔® 傲腾™ 持久内存100系列的KVM方案实践

摘要

  英特尔® 傲腾™ 持久内存是Intel在2019年发布的一款革命性的产品,英特尔® 傲腾™ 持久内存是一种全新的内存类型,其架构设计旨在从数据中心中汲取更多价值,重构数据中心内存/存储层次结构。不同于传统的DRAM,英特尔® 傲腾™ 持久内存集大容量、经济性和持久性于一身,能够支持数据中心多个应用场景。浪潮基于英特尔® 傲腾™ 持久内存做了大量的应用场景解决方案,覆盖大数据分析、数据库、云与虚拟化、分布式存储等应用场景。为了帮助用户通过更加灵活的架构来实现创新型的应用,助力企业实现性能突破,浪潮发布了基于英特尔® 傲腾™ 持久内存技术的KVM虚拟化解决方案。

背景介绍

  虚拟化使用软件的方法重新定义划分 IT 资源,可以实现 IT 资源的动态分配、灵活调度、跨域共享,提高 IT 资源利用率,使 IT 资源能够真正成为社会基础设施,服务于各行各业中灵活多变的应用需求。

  KVM(Kernel-based Virtual Machine)是一个开源软件,基于内核的虚拟化技术,是嵌入式的一个虚拟化模块,通过优化内核来使用虚拟化技术,该内核模块使得Linux变成了一个Hypervisor,虚拟机使用Linux自身的调度器进行管理。一方面,KVM将标准内核转换成一个系统管理程序,具有天然的内核架构优势;另一方面,KVM是内核本身的一部分,可以利用内核的优化和改进。这使得很多客户和企业选择KVM作为虚拟化的解决方案。

  本方案验证了同容量下Redis在KVM环境下使用英特尔® 傲腾™ 持久内存与传统DRAM 内存的性能,验证英特尔® 傲腾™ 持久内存扩展内存的可行性,通过使用英特尔® 傲腾™ 持久内存来提升资源利用率,更好的降低企业虚拟化的成本。

  Redis的强劲性能很大程度上是由于其将所有数据都存储在内存中,Redis虚拟化的可用内存由KVM分配的内存容量定义,而KVM的内存容量受限于硬件服务器,每一台服务器的内存插槽数量、支持内存容量等极大的限制了内存容量扩展,在内存容量增长到一定程度后就会出现瓶颈。如果要进一步对于内存容量进行扩展,传统的解决方案一般有两种方式:一是使用大容量的内存条,二是扩展服务器节点数量。

  但是,这两种方法都不具备良好的成本效益。对于前者来说,价格随容量的提升成指数级增长,会带来很高的成本压力;对于后者来说,扩展服务器节点固然能够提升内存池的容量,但这样资源不是按需扩展,同时这些服务器的采购、空间占用、运维、供电无疑也会显著增加成本。我们需要更经济的方式来扩展内存容量以创建更多的虚拟机,提升单台服务器的资源利用率。

解决方案介绍

  利用英特尔® 傲腾™内存扩展方案

  英特尔® 傲腾™ 持久内存创新性解决方案提供了行业领先的高吞吐率、低延时、高服务质量和超高的耐用性,新增内存扩展专为打破服务器内存容量限制而优化。英特尔® 傲腾™ 持久内存提供接近内存的延迟,最大扩展系统内存至6T(不包括系统自身内存)。英特尔® 傲腾™ 持久内存可对应用进行加速,支持快速缓存和快速存储,提高每台服务器的可扩展性,并降低敏感性工作负载的交易成本。此外,英特尔® 傲腾™ 持久内存支持数据中心部署更大、更经济的数据集,在大型内存池中获得新的洞察。

  图1

  图1

  本方案使用英特尔® 傲腾™ 持久内存扩展内存容量,解决服务器内存不足的问题,可以显著降低企业TCO。英特尔® 傲腾™ 持久内存有内存模式、应用直接访问模式(持久内存)两种模式。本次测试采用内存模式 ,内存模式具有容量大、成本低、易用性等特点。设备即插即用,不需要客户业务系统做任何修改。

  方案验证:英特尔® 傲腾™ 内存性能显著

  为测试英特尔® 傲腾™ 持久内存扩展解决方案在KVM虚拟化下的性能表现,我们在容量相同的情况下,分别测试基于英特尔® 傲腾™ 持久内存和传统DRAM 内存两种配置下的性能对比。

  在实际测试中,浪潮将英特尔® 傲腾™ 持久内存设置为内存运行模式,并依据以下硬件配置来搭建了测试对比方案(如表1)。测试使用2台服务器,一台服务器作为KVM虚拟化主机部署Redis实例,一台作为压力机。

表1

  表1

  浪潮分别测试了两种配置在不同读写比例下的Redis平均延时和总吞吐量(测试结果如图2)。从测试结果可以看出,在set/get测试模型下,英特尔® 傲腾™ 持久内存配置的平均延时与DRAM基本相当,只是略高0.02~0.04ms,吞吐量可以达到DRAM的92%以上(性能对比见图2)。

  图2

图2

  可见英特尔® 傲腾™ 持久内存可以满足Redis在KVM虚拟化下的性能需求,作为KVM虚拟化内存扩展方案使用。

客户收益

  在KVM+Redis应用下使用英特尔® 傲腾™ 持久内存替代传统DRAM扩展KVM服务器内存,与DRAM延迟性能相当,只有很少的吞吐量损耗,英特尔® 傲腾™ 持久内存扩展方案的价值在于,其可以提供远低于DRAM价格的高性价比扩容方式。

  英特尔® 傲腾™ 持久内存适用虚拟化的业务特点

  大内存容量需求;

  CPU利用率低,想提升资源利用率;

  高读写比例工作负载;

  以降低成本为主要目的。


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