在数字化转型进程中，企业核心应用的性能——无论是金融交易的响应速度、AI 模型的训练效率，还是实时数据分析的及时性——都直接影响着业务竞争力。为客观评估存储架构对业务场景的支撑能力，我们针对 OLTP 事务处理、AI 向量检索、实时数仓三大关键负载，在同等硬件环境下实测对比 XSKY 星飞全闪存储与业界标杆的 VMware vSAN （ESA 全闪架构）的性能表现。本文聚焦全闪分布式存储架构设计对应用性能的底层影响，从技术架构差异到实测数据，揭示存储软件栈的创新如何释放硬件潜能。

首先，让我们看一下 XSKY 星飞与 VMware vSAN ESA 的架构差异。

vSAN 架构的演进之路

OSA 架构（2014）：软件定义存储先驱

2014 年，vSAN OSA 架构以双层存储介质管理模型重新定义虚拟化平台存储范式。它采用 SSD 缓存层 + HDD/SSD 容量层设计，智能缓存算法提升机械硬盘集群随机读性能 3-5 倍，平衡了成本与性能。同时，作为首个嵌入 vSphere 内核的分布式存储，它统一管理存储与计算资源调度，使 I/O 路径缩短 40%，时延降至 2ms 以内。

ESA 架构（2022）：全闪时代的飞跃

2022 年 VMware 推出 vSAN ESA 架构，针对全闪存场景深度优化。单层架构设计在 NVMe 的 TLC 存储设备上，简化存储结构，提高数据访问效率。日志结构文件系统（追加写）提升高并发写入性能。融合 RAID 与压缩技术，保障数据安全同时提高磁盘利用率和存储性能。对 RDMA 网络的支持，提升了系统性能和吞吐量。

不过，为兼顾历史兼容性，ESA 软件栈未采用先进的 I/O 路径设计，卷属主控制器为本地节点，存储介质访问模型是 Shared-Nothing，限制了单卷和集群性能。测试显示，ESA 使用 RDMA 对 IOPS 提升不显著。

vSAN ESA 堪称具有里程碑意义的 “改良架构”，巧妙平衡了历史与未来。VMware 在改进过程中展现出大局观与严谨性，虽有局限，但整体性能不俗，其研发精神值得行业尊敬。

星飞全闪架构的技术探索

架构设计理念

XSKY 在 2023 年推出的星飞全闪存储架构，在借鉴 vSAN ESA 架构先进特性的基础上，面向 AI 时代的存储需求进行了深入的演进和创新。

尤为值得关注的是，星飞全闪架构在分布式块存储领域首次实现了 Shared-Everything 架构。这种架构打破了传统分布式存储架构的限制，实现了所有节点之间的资源共享和协同工作。在 Shared-Everything 架构下，存储资源可以在整个集群中进行动态分配和调度，提高了存储资源的利用率和系统的整体性能。同时，这种架构还具备更好的扩展性和容错性，能够满足企业不断增长的存储需求和高可靠性要求。

比 vSAN ESA 更多的改进

因为我们没有历史包袱，所以相比于 vSAN ESA 架构，我们做了更多改进。

• 全局资源池化：突破 Shared-Nothing 架构的本地性限制

传统的 Shared-Nothing 架构存在着本地性限制，各个节点之间的资源相对独立，难以实现资源的有效共享和协同工作。星飞全闪架构通过全局资源池化技术，突破了这一限制。它将整个集群中的存储资源、计算资源等进行统一管理和调度，形成一个全局的资源池。在这个资源池中，任何节点都可以根据需要访问和使用其他节点的资源，实现了资源的高效共享和优化配置。这种全局资源池化的方式，提高了存储系统的整体性能和灵活性，能够更好地满足企业复杂多变的业务需求。

• 极简 I/O 路径：端到端 NVMe 和基于 RDMA 的零拷贝传输协议

星飞全闪架构采用了基于 RDMA 的零拷贝传输协议，构建了极简的 I/O 路径。在传统的存储系统中，数据传输往往需要经过多次拷贝和处理，这不仅增加了数据传输的延迟，还消耗了大量的 CPU 资源。而基于 RDMA 的零拷贝传输协议可以实现数据在内存之间的直接传输，无需 CPU 干预，大大降低了数据传输的延迟和 CPU 开销。这种极简的 I/O 路径设计，使得星飞全闪架构在时延方面表现卓越。

• 分布式卷服务处理：提高单卷性能 20 倍

星飞全闪架构把卷的数据服务处理分布在所有节点上，充分榨干所有存储节点上的网卡、CPU、NVMe 盘的性能。

• 虚拟化 Vhost 用户态直通存储：解决最后一公里的瓶颈

在虚拟化场景中，采用 Vhost 用户态直通存储技术，可以减少虚拟机 I/O 操作时 KVM 内核态和用户态的切换，降低 CPU 消耗。可以去掉 VMFS 层，把 VMFS 层中的快照克隆功能下放给底层存储实现。由此可以获得更低的时延，更高的 IOPS。

验证架构改进带来的性能提升

接下来，让我们通过一系列的性能测试，来直观地比较这两种优秀的存储架构。也来验证星飞全闪的更多改进带来的收益体现在哪里。

测试环境配置

在本次测试中，我们使用相同的硬件设备进行对比测试，其中 XSKY 全闪超融合的存储架构是星飞全闪，VMware 全闪超融合的存储架构是 vSAN ESA。

星飞全闪使用的数据冗余策略是 EC 4+2:1，VMware VSAN  ESA 采用的是 RAID5（因为只有 3 台，所以不支持 RAID6）。另外很多读者担心 EC 的性能比较差，无法支持数据库应用，希望这次测试能够解答大家的疑虑。

环境网络拓扑如下图所示：

存储基线性能测试

单虚拟机单卷性能对比

创建 1 台 32C32G 的虚拟机，然后挂载 1 个 1TB 的数据卷，使用 fio （3.19 版本） 进行测试。

在小块随机读、随机写、随机读写（读写比 7:3）的性能对比中，我们发现 XSKY 全闪超融合的性能是 VMware 的 15 倍～20 倍，其中 4KB 随机写 IOPS（时延在 0.5ms）是 15 倍， 4KB 随机写 IOPS（时延在 1ms）是 20 倍。

在大块读吞吐、写吞吐、读写吞吐 （读写比 7:3）的性能对比中，XSKY 全闪超融合的 1MB 读写性能是 VMware 的 5.7 倍。

集群性能对比

创建 9 台 16C32G 的虚拟机，每个虚拟机挂载 1 个 256G 的数据卷。测试结果显示 XSKY 全闪超融合在 4KB 随机读、4KB 随机读写（读写比 7:3，且时延在 0.5ms）上的性能都是 VMware 的 3 倍。

存储性能曲线对比

让我们来对比下 IOPS 和时延的拟合曲线图，能够观察到 XSKY 全闪超融合比 VMware 的时延更低，IOPS 更高。

数据库应用测试

我们使用了 12 款数据库和中间件应用做性能对比测试，在这里，我们举例三款典型数据库来展示 XSKY 全闪超融合和 VMware 全闪超融合跑真实应用的性能。

OLTP 数据库 Oracle 12C 单实例 Swingbench 压力测试

在测试中，XSKY 全闪超融合的性能可以达到 22307 TPS，是 VMware 全闪超融合的 1.63 倍。从测试截图可以看到，Oracle 虚拟机的 CPU 已经跑满，Oracle 实例的数据卷的 8KB 随机读达到 9 万 IOPS，读时延是 0.28ms，数据卷的 8KB 随机写达到 3.1 万 IOPS，写时延是 0.59ms。

OLAP 数仓 Clickhouse 单实例 SSB 数据集测试

在测试中，可以观察到 XSKY 全闪超融合可以给 Clickhouse 单实例提供 12903MiB/s 的读吞吐能力，这使得 XSKY 全闪超融合仅需 34.496 秒即可跑完 SSB 数据集查询测试，而 VMware 全闪超融合则需要 125.087 秒。使用 XSKY 全闪超融合在 OLAP 场景中效率是 VMware 全闪超融合的 3 倍。

RAG 向量数据库 Milvus 搜索性能测试

在 RAG 向量数据库的搜索性能测试中，XSKY 全闪超融合的 QPS 可以达到 2557，是 VMware 全闪超融合的 3.3 倍。在测试过程中，我们发现 RAG 向量数据库对于底层数据卷的存储 I/O 负载是高并发 4KB 随机读。XSKY 全闪超融合单卷 IOPS 上限是 191 万，实际测试中发挥了 25 万 IOPS，然后遇到了 Milvus 虚拟机的 CPU 瓶颈。

假如增加 Milvus 虚拟机的 vCPU，则基于 XSKY 全闪超融合的向量搜索 QPS 还能继续提升。假如使用 VMware 全闪超融合则无法提升，因为 VMware 的单卷 IOPS 上限是 12 万。

这说明了在 AI 时代的新型数据库应用对于单卷性能的要求极高。

总结

以上测试结果表明，VMware 的 vSAN ESA 是一款优秀的全闪存储架构，为企业的存储需求提供了可靠的解决方案，但是因为要兼顾历史，所以只能做有限的设计。

XSKY 因为没有历史包袱，所以星飞全闪架构相比于 vSAN ESA 做了更多性能改进，因此在存储时延、IOPS 和读写吞吐等方面表现更为出色，能够更好的满足对性能敏感的 OLTP 数据库、OLAP 数仓、AI RAG 向量数据库、Kafka 消息中间件等应用的需求。对于 VMware 的老用户和运维人员来说，星飞全闪存储架构无疑提供了一个更具竞争力的选择。

演示视频

• 集群性能测试

  
  

• 单卷性能测试