红包是最近兴起的全民参与的活动，2017年新春红包在参与人数和业务峰值上都到达了历史新高，其中红包除夕开奖峰值达到90W/s。在云栖社区2017红包技术峰会上，阿里云系统和块存储负责人、资深专家马涛从高性能本地存储架构设计、高性能本地存储要点分享、高性能本地存储性能数据等方面分享了阿里云在高性能本地存储方面的实战经验。

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　　以下内容根据现场分享和幻灯片整理而成。

　　红包业务特点

　　支付宝红包的大致业务架构包括单元化部署、统一接入、网关、DAO、数据库以及在线\离线数据处理，整体流程很长。其中数据库在整理的交易链路中起到承上启下的作用。在红包业务中，数据库具有三大特点：

　　(1)峰值压力大。除夕夜开奖峰值达到90W/s，但这仅仅是从业务层面考虑，由于业务对数据库不仅仅是一次事务的压力，所以开奖峰值时数据库面临的压力可达百万之多。

　　(2)延迟要求苛刻。数据库单位时间内能承受的事务是有严格要求的，数据库延迟降低后，会大幅降低对数据库数目的需求，进而降低所需物理机配置，对整体的业务压力也会大幅度降低。

　　(3)自带容灾。对于大型互联网公司，他们的数据库业务实际上是有非常完善的容灾机制，数据库具备主从复制;业务层也会有本身的容灾机制。从存储来看，上层的容灾业务做得很全面。

　　针对红包业务，数据库的需求可以概括为两点：一是延迟要非常低，延迟要低于100us;二是IOPS一定要高，需要达到20W以上。

　　现有块存储产品

　　目前阿里提供了三种不同的块存储产品，分别是SSD云盘、高效云盘和普通云盘。三者详细的对比如上图所示，可以看到：三种块存储的产品都具有高可靠的优点，它们的数据可靠性都达到了99.9999999%;它们的缺点也非常明显，IOPS和延迟不达标，IOPS最高的SSD云盘也只有20000，直播，延迟最低的SSD云盘也有500us之久，距离20w IOPS和100us延迟的要求还存在很大的差距，这就需要设计一款新的存储产品来满足双十一以及红包业务的要求。

　　因此，高性能本地存储应运而生。

　　高性能本地存储

　　高性能本地存储的设计目标是为了满足高性能数据库的要求，设计要点一是超高的IOPS;另一点是超低延迟。

　　通用的云本地存储常规架构如上图所示。以MySQL数据库为例，它通过POSIX API与云主机内核交互，云主机内核包括一个标准文件系统和标准的块设备接口;云主机内核下面是云物理机内核，它自上而下由标准文件系统、标准块设备接口、硬件驱动和硬件组成。当数据库发起IO访问时，要经过7个模块才能到达硬件;请求完成后，再经过7个模块才能返回给应用层，路径相当之长。云主机内核和云物理机内核中都包括标准文件系统和块设备层，也就是说同样的模块可能在云主机内跑了一遍，还需要在云物理机上再运行一遍，功能上重叠，实现方式上也基本类似;重叠的模块导致请求访问时的路径很长，对于业务和数据库性能造成的的直观影响是延迟高、性能差。

　　因此，采用通用的云本地存储常规架构是无法解决红包业务的需求，也不能设计出高性能的存储产品。那该如何将云本地存储的性能发挥到极致呢?我们的切入点是高性能存储架构。

　　上图是高性能存储架构，图中左侧是标准物理机情况下存储性能达到极致的框架：它的层次比较少，数据库经过POSIX API直接就到标准文件系统、块设备层、硬件驱动、硬件，请求所经过的模块比上文提到的云本地存储常规架构少2-3个，性能也相对有所提升。

　　那么如何在云主机的环境下搭建一个类似物理机的环境呢?首先云主机的必要模块是必须保留的，应该尽可能精简云物理机内核中的模块，进而达到性能的最佳值。如上图右侧所示，首先必须保留云主机内的标准文件系统和块设备层，因为它们和业务数据库是息息相关的，标准文件系统提供了标准的Open、Creat、Write之类的接口，如果省去该模块，业务是无法适配这种修改的。

　　对用户而言，云物理机内所有的修改都是透明的，因此在云物理机上只保留硬件驱动，从而达到最佳性能。

　　高性能本地存储关键组件