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案例故事|辽宁移动激活数据力量,迎接5G时代

[提要]业务挑战辽宁移动在网用户逐年增加,业务也从传统语音服务向新型的数据和其他增值业务全面开展,导致数据量呈指数级增长趋势。核心B域、O域与M域现网仍然采用数年前常见的“小型机+传统架构存储”部署方式,尤其...

业务挑战

辽宁移动在网用户逐年增加,业务也从传统语音服务向新型的数据和其他增值业务全面开展,导致数据量呈指数级增长趋势。核心B域、O域与M域现网仍然采用数年前常见的“小型机+传统架构存储”部署方式,尤其承载Oracle数据库的传统存储系统存在业务风险高、维保费用高和资源利用率低等突出问题,无法满足新型业务发展需求,且故障恢复时间长,此期间无法对外提供服务,给广大消费者带来不便,也让运维人员苦不堪言。

改变与提升

部署华为OceanStor分布式存储,搭建新型分布式存储系统,完成核心业务存储架构转型。数据库系统性能获得大幅度提升:100TB的BASS(Business Analysis Support System,经营分析系统)经营分析数据处理时长由之前的超过10小时缩短至2小时,系统最大并发用户数由400增加至1000。客户还获得按需平滑扩容和线性成本投入等收益,相比采用传统存储扩容方式,替换1TB容量传统架构存储,每年可节省维保费近2万元,根据计划迁移的数据量估算,累计节省投资超过30%。

走一条有特色的变革之路

“又慢、又贵、利用率又低”是以前中国移动多个省公司业务支撑系统数据库应用的真实写照。随着电信行业竞争越来越激烈,运营商的商业模式逐渐从传统的资源型转向基于用户需求的模型,使得BSS(Business Support Systems,业务支撑系统,B域)、OSS(Operation support system 运营支撑系统, O域)等系统日益重要,而这些系统最核心的数据资产又是由数据库承载的。以往,国内电信运营商采用“小型机+集中存储(多为传统架构的中高端存储阵列)”部署核心数据库,投入巨大,辽宁移动也不例外,仅B域就有来自多厂商的超过300台小型机,使用Oracle数据库承载计费、网管、管信、数据增值业务、位置服务等100多套系统,而每套业务系统配套的存储成了”存储烟囱“。随着业务数据不断增长,传统架构存储逐渐显现出业务风险高、维保费用高和资源利用率低等突出问题:数据库运行越来越慢,业务处理周期越来越长,日报、月报等业务动辄需要10多个小时;每台小型机每年维保费用近60万元,而且某友商类似系列高端存储必须整柜扩容,成本甚至高于新购设备;不同系统的小型机负载差别大,部分设备负载峰值较高但均值低,长时间处在低负荷运转状态。

为解决上述问题,客户曾面对两条截然不同的变革之路:一是采用开源数据库,该方案需要传统应用做大量修改,但是无法支持部分复杂的关系数据模型;二是分布式数据库,该方案采用分布式存储作为基座,实现对小型机+传统存储替换,数据库无需修改。究竟哪一种更适合呢?辽宁移动经过测试验证得出结论:互联网公司的数据类型以非结构化和半结构化为主,因此适合采用开源非关系型数据库解决方案;而移动公司主要处理结构化数据,且业务系统改造难度极大。采用分布式存储作为分布式数据库的“基座”更符合需求。

如果采用传统架构存储组建云资源池,硬件维保到期后,要购买更高端、更大容量、更新代次的产品,而且数据迁移服务费可能高达百万元;而使用华为OceanStor分布式存储,部分硬件维保到期后,仅需要更换这部分旧硬件,数据可在新旧设备中自动同步,通过业务无感知的“分批换代”,实现自动“新陈代谢”,既节省高额数据迁移费,也不会有中断业务的风险。

性能卓越,扩展更优

华为设计的基于OceanStor分布式存储构建统一存储资源池解决方案,用存储池代替存储烟囱,具备大规模横向扩展、弹性按需等特性,为数据库提供高效块存储服务,在众多实力派竞争者中脱颖而出。

数据库应用基本都要求存储有高带宽、低时延的数据块服务能力,辽宁移动的需求可通俗地归纳为”嘴巴大“和”肚子大“。“嘴巴大“就是高性能需求,因为B域和O域数据库多样,如4A(安全管理平台)、VGOP(增值业务综合运营平台)、计费库、BOSS库、经分库等,且每个数据库还分别承载了几十甚至上百个不同数量的各种业务,各类业务的数据读写模型与用户访问习惯各异,比如O域库的IOPS峰值超过20000、经分库的IOPS峰值接近30000、BOSS库的IOPS峰值接近40000。”肚子大“就是超强扩展需求,数十个应用系统,近1PB总量的数据通过融合资源池共享,以后数据再增长还能使用这个资源池。

华为OceanStor分布式存储与传统SAN架构存储的核心区别在于扩展能力。传统SAN存储采用控制器堆叠方式扩展:双控或多控堆叠,最多可扩展至几十个控制器,然后通过在控制器后端纵向(Scale-up)叠加磁盘框实现容量和性能的增加,但是一定规模后就会遇到瓶颈:增加硬盘虽然可以增加总容量,可受限于控制器架构,性能无法再线性增加了。

在这个项目中,OceanStor分布式存储将分布在各个存储服务器上的SSD组建成共享的分布式Cache资源池,供所有业务系统共同使用,通过分层读缓存机制(第一层为内存Cache,第二层为SSD Cache),缩短数据访问时间,对于常见的4K数据读写,平均时延保持在1ms左右;DHT(Distributed Hash Table,分布式哈希表)算法结合对高性能硬件(全NVMe SSD配置时)快速兼容,每节点可提供20万IOPS的极致性能,缩短数据读写时间,最大并发用户数由400增加至1000,完全满足前端业务的整体性能需求。OceanStor分布式存储还采用大吞吐、低时延的InfiniBand交换机做内部组网,打破传统存储架构中FC交换方式的网络瓶颈,系统内部数据交换带宽由10Gb/s扩展至128Gb/s,进一步大幅提升IO性能,数百客户同时访问数据库仍然不存在IO瓶颈。通过BASS(Business Analysis Support System,经营分析系统)数据实测,100TB数据分析处理时长由超过10小时缩短至2小时,效果非常明显。

数据保护更得力

在数据保护方面,OceanStor分布式存储采用集群管理,具备磁盘级、节点级、机柜级和系统级数据高可用保障设计,每个硬盘都保存了多个数据块(Partition),这些数据块的副本按照策略分散在全系统中的其他节点。当系统检测到硬盘或者服务器节点硬件发生故障时,自动在后台启动数据修复。由于数据块的副本被分散到多个不同节点上,数据重建会在多节点同时启动,每个节点只需重建一小部分数据,多节点并行工作,避免单节点重建大量数据的性能瓶颈,对数据库业务没有影响。反观现网传统架构的存储系统采用RAID技术,参与数据重建的磁盘数量通常为十几块,且存在独立数据校验磁盘瓶颈,数据保护效率相比分布式架构完全不可同日而语。另外,OceanStor分布式存储采用数据同步写与读修复技术保障数据一致性,达到现网传统高端存储的可靠性水平。

对于数据备份容灾,客户也充分受益于OceanStor分布式存储的分布式机构与高性能,相比以往备份效率提升了50%以上,并通过备份软件保证数据的一致性,后期还可以以OceanStor分布式存储为中心,综合考虑块、文件、对象、备份各场景构建数据湖,打造数据保护“生态圈“。

辽宁移动最终采用分布式技术,通过在应用层(应用系统分布式改造)、平台层(集群部署分布式存储)以及数据层(OLAP业务的集中式数据库导入分布式数据库)平滑过渡的“三步走”方案,成功完成系统改造,其积极探索与不断创新,成为移动集团的典范!最终带来喜人回报:自改造以来,已经完成近60%小型机与传统高端存储替换,分布式块存储系统累计部署超过10PB。经济效益层面:降低IT系统投资和维保费用,每替换1台小型机,每年可节省维保费用59万元;每替换1TB传统存储,每年可节省维保费用万元;根据计划迁移的数据量估算,累计节省投资超过30%。社会效益层面:采用新型数据库平台,日报、月报更及时,大幅提升用户满意度;降低小型机与高端存储采购量,实现节能减排,绿色环保的可持续健康发展目标,有力推进了辽宁移动业务支撑网建设卓越运营体系的进程。


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