分布式文件存储 QoS 硬核黑科技，真香

存储服务质量（QoS）是用于为应用保证指定存储性能的技术，它确保特定应用程序或工作负载始终获得特定的访问性能。QoS 是解决存储资源争用的有效手段，主要用于不同业务之间的资源争用和存储内部资源争用（如故障情况下，内部数据恢复和正常业务访问之间产生的资源抢占）。我们这里谈的 QoS，主要用于保障不同业务的数据访问性能质量。

在企业内，IT 部门需要为高优先级的业务提供更高的访问性能（包括 IOPS、带宽、延时等维度）。对任何已建成的系统而言，服务能力都是有上限的，这就需要为高优先级业务配置更高的 QoS，为低优先级业务配置较低的 QoS，合理分配资源，满足不同级别业务的需求。

外部存储出现之初，是为了解决本地存储容量不足的问题，最早的外部存储一般只服务于一个应用系统，不存在争用的问题。随着存储技术的发展，单盘容量的提升，存储系统容量不再是系统管理员最关心的问题，一套存储可以服务于多个业务。

管理员们开始关注如何给不同的应用系统分配最佳的性能，如何保证关键业务的资源。例如，主业务数据库应用和备份应用共享使用一套存储，数据库服务器显然需要更高的 IOPS 才能有效稳定运行，系统管理员就可以通过 QoS 为数据库服务应用指定适当的性能级别。

企业对文件存储性能的定义不仅仅是 IOPS、带宽和延迟，更细粒度的元数据操作也逐渐被管理员们关注。例如，海量数据场景下，某个计算节点频繁执行 ls、du 等查询操作，更会影响到整个存储系统的正常运行。

随着 IT 技术的发展，企业数据类型从结构化数据为主转化成非结构化数据为主，业务环境也逐渐由单台服务器（或一组双机系统）对接一个存储分区的模式，转化为一组计算节点（多个客户端）对接一个存储分区的模式。一组计算集群共同使用一个文件系统时，存储 QoS 不但要保证该文件目录的性能 QoS，还要均衡不同计算节点之间的性能。

基于客户端的 QoS 和基于目录的 QoS 区别

多个分布式文件存储客户端在共享访问目录时，管理员由于无法预知共享访问的客户端数量，因此经常希望能够针对目录来指定 QoS。如果只能针对目录设置客户端的 QoS，可能会出现这样的情况，每个客户端的 QoS 可以按照管理员设定进行限制，但由于接入这个目录的客户端太多，而导致这个目录的访问性能抢占了其它目录的资源。因此，管理员更多是希望能够将 QoS 限定到目录级别，无论多少个客户端接入了这个目录，这些客户端累计的访问性能，不会超过设定的 QoS，从而保护其它目录（即其它应用）的访问性能。

分布式文件存储业界在目录级 QoS 的整体状况

分布式文件存储 QoS 由于客户端和数据访问都是分散在大量不同的服务器上，通过传统的方式很难实现各个客户端之间的性能协同，从而实现基于目录的 QoS。业界开源以及商业存储，例如 CephFS、GlusterFS、MooseFS、BeeGFS、OceanStor 9000、X10000、Spectrum Scale（GPFS）、Isilon 等，都没有提供基于目录的 QoS 功能。Lustre 的一些核心开发者，实现了一定程度的 QoS 功能。

焱融科技研发团队基于实际用户场景和迫切需求，率先实现了基于目录的 QoS 功能。YRCloudFile 分布式文件存储的流量控制功能包括：带宽 QoS（读带宽、写带宽、总带宽）、IOPS（读 IOPS、写 IOPS、总 IOPS），对总性能的限制，即读+写的总数（IOPS、带宽），不限制比例。用户可以组合适合的控制方式，从而达到满足业务要求的性能要求。

元数据操作分为查询操作、attr 操作、文件操作三大类，YRCloudFile 元数据 QoS 限制能够对目录的元数据操作数进行控制，从而避免元数据集群资源紧张，影响关键业务的正常运行。

基于 YRCloudFile 的 QoS 功能，管理员可以方便地为不同应用指定对应的目录，随后为应用的目录分配合理的性能。

视频为实际测试场景，我们为 APP1、APP2、APP3 分别分配三个目录/APP1、/APP2、/APP3；为这三个目录分别分配总 IOPS QoS 为 10，100，1000。在测试场景下，我们观察这三个目录的 QoS 设置快速生效且准确。

可以看到，通过 YRCloudFile 对应用目录的 QoS 限制，各个应用的访问性能被限制在管理员设定的范围内，很好地解决了应用之间对存储性能的争用问题。

YRCloudFile 基于目录的分布式 QoS，相比单机 QoS，不仅能够在存储目录上进行 QoS 控制；在该文件目录的多个客户端之间，还会通过深度优化的 dmClock 算法（可参考“分布式QoS算法解析”）进行均衡，从而满足更大规模、更复杂场景的业务需要。

视频为实际测试场景，目录/APP1 设置了总带宽 QoS 值，YRCloudFile 的 QoS 功能对这几个客户端的功能进行了自动均衡和调节，这些客户端之间的性能可以做到动态的调节。

对于 AI、HPC、半导体 EDA、渲染、生命科学等大规模客户端计算和分析场景来说，分布式文件存储的 QoS 具有重要意义，QoS 可以帮助管理员更好地分配存储性能资源，使各个应用客户端充分、平稳地使用后端存储性能。

焱融科技是一家以软件定义存储技术为核心竞争力的高新技术企业，在分布式存储等关键技术上拥有自主知识产权，是高性能文件存储和容器存储的领导者。焱融科技核心产品 YRCloudFile 在全球 IO500 性能测试中，进入世界前六。同时，YRCloudFile 是国内首个进入 CNCF Landscape 的容器存储产品。焱融科技针对各行业业务特性，打造个性化行业解决方案，提供一站式的产品与服务。焱融科技系列产品已服务于人工智能、金融、政府、制造业、互联网等行业的众多客户。了解更多焱融科技信息，请访问官网http://www.yanrongyun.com。