什么是緩存加速軟件CAS(Intel@Cache Acceleration Software)?
目前的數(shù)據(jù)中心由于存儲(chǔ)I/O無(wú)法跟上不斷增長(zhǎng)的需求而受到阻礙，從而使系統(tǒng)無(wú)法充分發(fā)揮其性能潛力。傳統(tǒng)的解決方案，例如增加存儲(chǔ)、服務(wù)器或內(nèi)存，增加了巨大的開(kāi)銷(xiāo)和復(fù)雜性.
開(kāi)放緩存加速軟件(Open Cache Acceleration Software)與高性能固態(tài)硬盤(pán)(ssd)相結(jié)合，通過(guò)智能緩存而不是極端的開(kāi)銷(xiāo)來(lái)提高數(shù)據(jù)中心的性能。Open CAS與服務(wù)器內(nèi)存交互，創(chuàng)建一個(gè)多級(jí)緩存，該緩存優(yōu)化了系統(tǒng)內(nèi)存的使用，并自動(dòng)確定活動(dòng)數(shù)據(jù)的最佳緩存級(jí)別，允許應(yīng)用程序比完全運(yùn)行在flash/ ssd上更快地運(yùn)行.
其本質(zhì)就是用更高性能的設(shè)備, 來(lái)加速慢設(shè)備,提高IO性能, 比如用SSD加速HDD, 整體架構(gòu)參考下圖:
Open CAS是由Intel®Cache Acceleration Software (Intel®CAS)衍生而來(lái)的一個(gè)項(xiàng)目, 包含塊緩存軟件庫(kù)、適配器、工具等。這個(gè)緩存加速軟件的主要目標(biāo)是通過(guò)利用更高性能的設(shè)備來(lái)加速后端塊設(shè)備。對(duì)于Linux應(yīng)用，所有的使用都已經(jīng)過(guò)渡到Open CAS.其核心是Open CAS Framework (OCF)框架.
集成
基于OCF框架, 為了實(shí)現(xiàn)完整的緩存解決方案, Open CAS還為L(zhǎng)inux操作系統(tǒng)和SPDK應(yīng)用程序提供適配器實(shí)現(xiàn), 下圖即展示了OCF與SPDK和OCF與OpenCAS Linux整體軟件架構(gòu):
OpenCAS項(xiàng)目主要包含以下三個(gè)子項(xiàng)目:
- Open CAS Framework (OCF) : 核心框架
- Open CAS Linux : 與Linux集成
- SPDK OCF Block Device : 與SPDK集成的OCF塊設(shè)備
Open CAS Framework (OCF)是一個(gè)用C語(yǔ)言編寫(xiě)的高性能塊存儲(chǔ)緩存元庫(kù), 它完全獨(dú)立于平臺(tái)和系統(tǒng)，通過(guò)用戶(hù)提供的環(huán)境包裝層訪問(wèn)系統(tǒng)API。OCF與其他軟件緊密集成，提供完美、高性能、低延遲的緩存實(shí)用程序, 對(duì)于短性能。OCF使任何對(duì)性能敏感的應(yīng)用程序能夠輕松地部署塊緩存，這些應(yīng)用程序需要處理存儲(chǔ)在持久內(nèi)存中的巨大數(shù)據(jù)集。它主要用于緩存SSD上的HDD驅(qū)動(dòng)器的數(shù)據(jù)，但它也可以用于緩存TLC SSD上的QLC SSD數(shù)據(jù)，傲騰Optane驅(qū)動(dòng)器，RAM內(nèi)存，或上述的任何組合，包括所有類(lèi)型的多級(jí)配置, 它是Open CAS Linux和SPDK提供完整緩存解決方案的基石.
順便提下什么是Intel傲騰內(nèi)存:
英特爾® 傲騰™ 內(nèi)存是一款與眾不同的獨(dú)立存儲(chǔ)設(shè)備，可以縮小傳統(tǒng)內(nèi)存與存儲(chǔ)之間的差距。其結(jié)合了存儲(chǔ)容量和智能系統(tǒng)加速功能，可以簡(jiǎn)化您的計(jì)算體驗(yàn)。您可以?xún)?yōu)惠的價(jià)格獲得速度和容量。從系統(tǒng)啟動(dòng)到應(yīng)用程序啟動(dòng)，英特爾® 傲騰™ 內(nèi)存是一項(xiàng)智能技術(shù)，可在基于英特爾® 酷睿™ 的電腦上個(gè)性化和加速您的計(jì)算體驗(yàn)。它可以了解您最常用的文檔、圖像、視頻和應(yīng)用程序;從而助您快速訪問(wèn);并可保存內(nèi)容，即使關(guān)閉電腦電源，內(nèi)容也不會(huì)丟失.
Open CAS Linux
Open CAS Linux為OCF提供內(nèi)核適配器，以便為L(zhǎng)inux操作系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)高性能、低延遲的完整緩存解決方案。下圖綠色區(qū)域描述了Open CAS Linux提供的內(nèi)核適配器實(shí)現(xiàn)與OCF的集成:
SPDK存儲(chǔ)性能開(kāi)發(fā)工具包OCF塊設(shè)備
存儲(chǔ)性能開(kāi)發(fā)工具包(SPDK)是一組用于構(gòu)建高性能應(yīng)用程序的工具和庫(kù)。Open CAS通過(guò)提供OCF SPDK塊設(shè)備適配器來(lái)構(gòu)建高性能的緩存感知應(yīng)用程序，從而增強(qiáng)了SPDK。SPDK OCF塊設(shè)備OCF bdev獨(dú)立于Open CAS Linux，因?yàn)樗鼘?shí)現(xiàn)了不同類(lèi)型的適配器，但是仍然使用OCF框架。下圖描述了OCF與SPDK的集成
應(yīng)用
無(wú)論您使用的是vm虛擬機(jī), 還是專(zhuān)用服務(wù)器，您很快就會(huì)看到Open CAS服務(wù)器端緩存軟件以及任何flash設(shè)備(SAS、SATA或PCIe*)如何加速依賴(lài)較慢的SAN或直接連接后端存儲(chǔ)的I/O業(yè)務(wù)應(yīng)用程序.
以下兩款產(chǎn)品都在使用OCF框架作為其核心緩存
- Intel ® Cache Acceleration Software for Linux
- Intel ® Cache Acceleration Software for QEMU
參考文檔
https://open-cas.github.io/
https://www.intel.cn/content/www/cn/zh/products/details/memory-storage/optane-memory.html
本文轉(zhuǎn)載自微信公眾號(hào)「云原生云」
