簡介：阿里云 ESSD 為云服務器 ECS 提供低時延、持久性和高可靠的塊存儲服務，成為云廠商全閃塊存儲的業界標桿。存儲團隊推出了 ESSD Auto PL 新的云盤規格，把性能與容量解耦，提供 IO 性能按需供給兩大關鍵特性。AutoPL 具備的靈活性和彈性能力降低了 IT 規模規劃難度和因規劃不當帶來的風險，本文詳細介紹了Auto PL 新產品特性、揭秘背后的技術原理。

前言

作為 IaaS 最重要的核心組件之一，阿里云 ESSD 為云服務器 ECS 提供低時延、持久性和高可靠的塊存儲服務，成為云廠商全閃塊存儲的業界標桿。隨著越來越多的企業上云和核心應用上云，以及容器和 Serverless 架構的蓬勃發展，對塊存儲 IO 性能的彈性能力提出了新的挑戰和需求。阿里云存儲團隊在這種背景下推出了 ESSD Auto PL 新的云盤規格，把性能與容量解耦，提供 IO 性能按需供給兩大關鍵特性。本文結合塊存儲典型業務場景，介紹 Auto PL 新產品特性、揭秘背后的技術原理。

云存儲的IO彈性需求和業務痛點

隨著云原生技術的發展，越來越多的企業基于云計算的虛擬化、彈性擴展及蓬勃發展的云原生技術的分布式框架，容器技術、編排系統、持續交付及快速迭代，構建起大規模、彈性擴展強、豐富的云上分布式業務場景；新的計算形態逐步往短周期、輕量化等方向發展，對塊存儲 IO 性能彈性提出了更多需求（性能通常用 IOPS ：Input/Output Operations per Second 和吞吐 BPS ：Bytes per Second 來描述），以下是比較常見的業務痛點：

• VM/容器批量啟動：計算實例啟動時，系統盤短時間內消耗大量 IOPS 和吞吐 BPS
• 業務高峰：客戶業務面臨不可預期的突發場景，需要云盤以及 VM 具備短時的突發性能需求的彈性擴展能力
• 周期性任務處理：OLAP/批處理在可預見的時間內周期性的提交海量任務，需要云盤具備突發的彈性擴展能力

傳統的塊存儲產品采用性能/容量耦合的產品設計，用戶通過購買云盤容量獲取相應的 IOPS/BPS 性能上限，通過云盤擴容同時獲得磁盤容量和 IO 性能。ESSD 支持 PL0/1/2/3 多種性能的檔位（PL：performance level），不同 PL 等級有不同 IO 性能上限，客戶可通過云盤變配功能提升 PL 等級，從而得到更高的 IOPS/BPS 性能上限。云原生業務充分利用云的彈性能力，業務需求上量有個較長的時間周期，通常會預留部分存儲性能余量。此外，相當部分云上業務流量存在明顯的波峰波谷行為，大部分時間處于業務低負載期，且業務高峰期和峰值難以準確預估。典型的 IO 流量突發型業務可能在一定時間內出現一個或多個突發 IO 流量，突發時間短、突發性能峰值高，常見于互聯網秒殺等突發業務場景，對性能規劃提出了新的挑戰：如果性能配置預留過高，會造成日常資源的大量閑置浪費；而如果性能預留不足，業務突發洪峰會造成業務受損。總而言之，通過云盤擴容/變配進行較為精準的性能規劃變得非常困難。

ESSD Auto PL

針對以上業務痛點，阿里云推出了 ESSD Auto PL 產品規格，支持性能按需配置和按需突發兩個模式，支持 1000 IOPS/GB 的超高單位容量性能上限。性能按需配置主要面向可預期的周期性 IO 流量場景，用戶在新建 ESSD Auto PL 時除了選擇存儲容量，還可單獨配置額外的 IO 性能上限，實現了 IO 性能與容量解耦。針對可預期的 IO 洪峰，用戶可根據業務需求靈活調整 IO 性能，提供可預期的應對能力。

對于難以預期的突發業務洪峰，Auto PL 支持性能按需突發模式，提供最大單盤 100W IOPS，4GB/s 的極限 IO 性能，云盤根據實際性能需求自動調整，無需進行 IO 性能預測和規劃，充分利用了 ESSD 分布式存儲的彈性能力，徹底解決了突發流量下的性能規劃問題。該功能采用后付費模式，用戶只需按實際發生超出預先配置性能的讀寫次數付費， 保障業務穩定運行的同時，最大化節省用戶的資源配置開銷。以某大型互聯網電商某突發流量場景為例，該業務原來使用 ESSD PL1，性能上限為 50000 IOPS，350MB/s，在業務突發流量場景，有 2.3% 的云盤打滿 PL1 性能上限影響業務，且業務峰值時間較短，流量峰值無法準確預估。傳統的需要采用 ESSD PL2 來滿足業務突發流量，采用 ESSD Auto PL 并開啟按需突發模式，業務存儲 TCO 下降 49%。

Auto PL 仍然兼容了 ESSD PL1 的基準性能，標準的 Auto PL 云盤性能表現與 ESSD PL1 完全一致，實現存量客戶 & 業務場景無縫切換。另外 ESSD Auto PL 在業界首次同時支持性能按需配置和性能按需突發兩種功能，并且可疊加使用，用戶可根據實際 IO 流量模型靈活配置。

Auto PL技術解析

作為第一個支持性能容量解耦同時支持性能按負載彈性伸縮的云盤， ESSD Auto PL 需要解決很多技術上的挑戰：比如如何快速感知業務的負載變化，如何動態按需申請釋放資源支持性能伸縮，如何快速平衡負載調度等等。經過反復打磨，ESSD Auto PL 云盤設計了細粒度的云盤切分機制，能夠讓它均衡使用整個后端存儲集群的資源并快速動態調整；通過集群容量/性能水位實時監測和調度、多級 QoS 隔離等保障 IO 性能突發引入的流量沖擊和多租戶 IO 干擾等問題。

云盤細粒度切分

ESSD Auto PL 支持最大 1000 IOPS/GB，遠超 Nand SSD 單位容量的 IOPS 性能。每一塊 ESSD 云盤的 LBA 地址空間會被劃分為多個條帶組，條帶組的 IO 被分布式算法打散，分別被不同的存儲節點處理，以充分利用 RDMA 網絡和高性能存儲能力。ESSD Auto PL 設計了細粒度的地址空間管理機制，讓小容量云盤也可以充分打散到多個存儲節點，實現更大范圍的 IO 調度能力，同時大范圍的 IO 調度能力也可以降低存儲集群單機熱點和部分 IO 長尾延遲。

多租戶隔離和IO優先級管理

EBS 作為典型的多租戶服務，突發高吞吐/高 IOPS 流量潛在會影響低負載租戶的 IO 延遲，100W IOPS IO Burst 極致性能對隔離能力提出了更高的要求。ESSD 支持實例和云盤兩層 QoS，實例 QoS 提供多虛擬機之間的 IO 隔離能力，上限與用戶購買實例的 vCPU 核數強相關，部分小規格實例支持存儲 credit burst 能力，可累積閑時 IO quota 提供最大 30 分鐘的性能突發能力；云盤 QoS 提供實例內各云盤的性能上限，與云盤規格相關。從 VM 發出的 IO 從鏈路上依次通過云盤、實例兩級 QoS，并進行 Burst IO 流量打標，確保在流量擁塞場景下全鏈路能準確識別 Burst 流量，保證非 Burst 流量得到優先處理。針對 Burst IO 流量引起的系統局部熱點和 IO 阻塞，實現了IO 流量 10 毫秒級別的業務負載感知和預測，再秒級別完成動態隊列調度和并發度調整，結合硬件卸載的隊列動態分發機制、避免在多租戶場景下因為彈性提升帶來多租戶間的性能干擾。

多集群性能水位負載均衡

極致的 IO 性能彈性對性能 SLA 引入了新的挑戰，特別是 IO 突發性能極限 100W IOPS 引入了更大的流量擁塞風險，為此 ESSD 設計了新的多集群性能水位負載均衡機制。新的智能均衡調度機制由集群/存儲節點/IO 線程多級調度組成，根據云盤性能配置，實時監控組件 IO 負載，實現集群內秒級 IO 負載均衡、分鐘級別集群間流量調度，當集群/存儲節點間流量出現顯著性能水位差異時，實時觸發云盤熱遷移，解決用戶大批量云盤負載同時升高的性能爭搶問題。

總結

ESSD AutoPL 作為未來 ESSD 的主售產品，覆蓋面積為當前所有彈性計算面對的行業和客戶。AutoPL 具備的靈活性和彈性能力降低了 IT 規模規劃難度和因規劃不當帶來的風險，將會受運維人員或IT資源采購人員青睞。無論是阿里云新增客戶，還是存量客戶，ESSD AutoPL 都可以作為 ESSD PL1 的替代產品進行購買。AutoPL 為客戶的業務突發增長提供了既經濟實惠、又簡單便利的使用體驗，期待大家廣泛使用 AutoPL 產品，并且給我們提寶貴的反饋，幫助我們做得更好。我們將繼續通過技術創新來提高 ESSD 的性能和服務質量保障能力，提高用戶使用體驗，為客戶提供永不停機的計算服務。

原創作品：阿里云存儲 郗鑒

原文鏈接：https://developer.aliyun.com/article/796062?

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總結

以上是生活随笔為你收集整理的【ESSD技术解读】ESSD Auto PL规格，引领IO性能弹性新方向的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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