【文章內(nèi)容簡介】 行連接 SCSI，即 SAS）的技術(shù)。這種技術(shù)繼承了并行 SCSI 的指令集，卻又利用了 SATA 的成果，軟硬件都天然兼容后者，且通過將并行 SCSI 時代就有的 Expander（擴展器）重新塑造成一個類似交換機的角色，由 SATA 的點對點架構(gòu)升級為能夠容納上萬個端口（一個設(shè)備可以擁有多個端口，如 Expander）的全交換網(wǎng)絡(luò)，同時還借鑒了 FCAL 的雙端口概念，以提高驅(qū)動器的可用性。由于兼具并行 SCSI、SATA 和 FCAL 三者的優(yōu)點，SAS 可謂驅(qū)動器接口技術(shù)的集大成者。得益于吸收 SATA 的成功元素，SAS 的青春很快來臨。從 2022 年起，新推出的服務(wù)器全面采用 SAS 技術(shù)，SAS 硬盤驅(qū)動器的供應(yīng)狀況亦大大改善。到了2022 年，不少低端磁盤陣列也開始支持 SAS，而在以前，它們只能使用容量大、價格便宜但卻性能平平的 SATA 硬盤驅(qū)動器——在這個級別的產(chǎn)品上，混用 FCAL 和 SATA 是不劃算的?？梢哉f，SAS 技術(shù)的應(yīng)用，間接提升了低端磁盤陣列的品質(zhì)，為后者勝任一些更具挑戰(zhàn)性的任務(wù)提供了可能。SAS 的發(fā)展和成熟，很好地適應(yīng)了分層存儲理念而大行其道的 SATA 硬盤驅(qū)動器。SAS 更容易在中端磁盤陣列中混合使用高性能硬盤驅(qū)動器（如FC/SAS/SCSI）和大容量硬盤驅(qū)動器（如 SATA/PATA）的能力。因為 FCAL 和SATA 在軟硬件上均不兼容，無論是給大容量硬盤驅(qū)動器換上 FCAL 接口，還是通過 FCSATA 轉(zhuǎn)換器件，都進一步提高了系統(tǒng)的復(fù)雜性和成本。即使不考慮和 SATA 混用的問題，F(xiàn)C 也無法在磁盤陣列中與 SAS 抗衡。表面看來，目前 SAS 的接口速率是 6Gb/s,且支持 4 路并聯(lián)，這意味著一個 4 路寬端口的傳輸帶寬可以達到 24Gb/s——FC 升級到 8Gb/s 都趕不上。所以，SAS 有足夠的資格作為磁盤柜之間的接口。至于磁盤柜的內(nèi)部，F(xiàn)C 的帶寬更是要分給環(huán)路上的幾個硬盤驅(qū)動器共享，就算 2022 年支持 8Gb/s 的 FC 硬盤驅(qū)動器如期推出，還是無法與每個硬盤驅(qū)動器獨享 3Gb/s 帶寬的 SAS 相比。SAS 技術(shù)天生支持 4 路同步并聯(lián)的寬鏈接，單向總帶寬 12Gb/s（合1200MB/s，SAS 更高達 24Gb/s）四、HDS HUS 產(chǎn)品技術(shù)介紹 HUS 新一代企業(yè)級模塊化存儲結(jié)構(gòu)HDS 公司 HUS 系列存儲產(chǎn)品采用最新的統(tǒng)一存儲(File,Object,Block) 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計。不同于市場上的簡單的多協(xié)議存儲，HUS 是內(nèi)置塊、文件和對象存儲能力的高性能綜合存儲平臺，并且對這些存儲對象進行統(tǒng)一、集成的管理和維護,其內(nèi)部采用高速 PCIE 總作為內(nèi)部通路設(shè)計、雙活并發(fā)控制器管理、 采用 DDR3 高速緩存且全部為 NV－CACHE 與鏡像寫設(shè)計模塊化設(shè)計以及部件級熱拔插設(shè)計能夠提供 247 的即時數(shù)據(jù)存取。其主要突出優(yōu)勢有：? 采用特有的 Dynamic Virtual Controller 的對稱均衡控制器架構(gòu)，實現(xiàn)了以往高端存儲才具有的前后端訪問的自動負載均衡? HUS 提供主流虛擬化技術(shù)如 VMware 與 Citrix 等的完美支持，支持包括塊和文件的虛擬容量供應(yīng)，性能加速和 QOS 優(yōu)化等? HUS 是 HDS 存儲架構(gòu)和內(nèi)容云的關(guān)鍵產(chǎn)品。為 HNAS 與 HCP 內(nèi)容云平臺提供更快更有效的存儲空間。? HUS 提供大數(shù)據(jù)（Big Data）管理，其具有很高的擴展性，可實現(xiàn)單文件系統(tǒng) 3PB 容量和集群命名空間。? HUS 將支持使用 SSD 實現(xiàn)緩存擴展（cache extension)，提供更高性價比，更易管理，并提供先進的緩存分區(qū)功能，面向應(yīng)用系統(tǒng)優(yōu)化存儲環(huán)境? 基于前端 FC 的點到點、后端 SAS 的點到點的高性能體系架構(gòu)? 沒有單點故障；冗余的、可熱插拔的組件? 最多 30 個全局熱備份磁盤? 帶有電池保護功能的鏡像寫入 Flash，實現(xiàn)斷電數(shù)據(jù)保護? HiTrack“呼叫中心”預(yù)測性維護服務(wù)? 支持主機 I/O 通道故障切換和負載均衡? 在線微碼升級? RAID0、RAIDRAID1+0、RAID5 和 RAID－6 支持。? 時間點數(shù)據(jù)備份 全 新 的 高 性 能 模 塊 化 存 儲 系 統(tǒng) 結(jié) 構(gòu)HDS HUS 采用全新的體系結(jié)構(gòu)—HiPer 提高了系統(tǒng)的 I/O 能力。一般，模塊化陣列系統(tǒng)采用的是內(nèi)部共享總線結(jié)構(gòu)，CPU 是整個控制系統(tǒng)的核心；緩存、前端接口、后端接口通過共享的總線進行數(shù)據(jù)交換。與傳統(tǒng)共享總線結(jié)構(gòu)不同，在 HDS HUS 的系統(tǒng)中采用了類似 HDS VSP 系列中的內(nèi)存交換結(jié)構(gòu)，并且將這種結(jié)構(gòu)通過一個專用的大規(guī)模集成電路實現(xiàn)；這個大規(guī)模集成電路是由日立公司專門研發(fā)的 RAID 性能增強 IC。該 IC 采用的是第九代 DCTLS 控制部件，是整個 HiPer 結(jié)構(gòu)的核心，而 CPU 只是用來處理管理及協(xié)調(diào)。 高 性 能 SAS 后 端 磁 盤 結(jié) 構(gòu) ——保 證 I/O 性 能HDS HUS 系列產(chǎn)品在全新的存儲結(jié)構(gòu)設(shè)計中前后端都采用了點到點的設(shè)計，即前端為 FC 的點到點、后端 SAS 的點到點高性能通路設(shè)計，徹底消除了以往中端存儲后端只能采用 FC LOOP 時的磁盤訪問的搶占問題。早在 1997 年，利用開放性上的優(yōu)勢，F(xiàn)CAL 得到了眾多廠商的擁護，但對于磁盤陣列內(nèi)部的存儲互連來說，硬盤驅(qū)動器的所謂“FC”，其實是 FCAL（Fibre Channel Arbitrated Loop，光纖通道仲裁環(huán)路），經(jīng)銅纜（機箱之間才是光纖）連接成一個環(huán)路，一個仲裁環(huán)理論上可以連接 127 個設(shè)備，但受制于帶寬，容納的磁盤驅(qū)動器通常不到這個數(shù)字的一半。因此，存儲行業(yè)的幾家領(lǐng)先廠商帶頭開始研發(fā)被稱為 Serial Attached SCSI（串行連接 SCSI，即SAS）的技術(shù)，作為并行 SCSI 的接班人。SAS 與 FC 光纖通道相比，最明顯的技術(shù)優(yōu)勢在于連接帶寬：? 兩個 SAS 端口之間的連接很容易達到 12Gb 甚至 24Gb 超高帶寬（一個4 路寬端口的傳輸帶寬高達 12Gb/s），遠遠超過光纖通道端口的 4Gb帶寬；? 同時，通過類似交換機的 Expander（擴展器），由 SATA 的點對點架構(gòu)升級為能夠容納上萬個端口的全交換網(wǎng)絡(luò)；? 而且 SAS 技術(shù)軟硬件均兼容 SATA，用戶可以根據(jù)需要在一個磁盤箱中自由選擇 SAS 硬盤或 SATA 硬盤；? SAS 硬盤驅(qū)動器有著與 FCAL 硬盤驅(qū)動器完全相同的機械組件，區(qū)別僅在于控制器接口和驅(qū)動器微碼不同，因此，兩者的可靠性處于同一水平，而功耗測試 15000 轉(zhuǎn)的 SAS 磁盤比 FC 磁盤要低了 %其中 HUS130 的而后端達到了 16 條 SAS 的 wide links 連接通路，每條通路可達到 600MB/S 傳輸速度，總體后端帶寬達到了 9600 MB/S，遠遠超越了同級別中端產(chǎn)品的后端帶寬，同時 SAS 的點到點徹底解決了 FC LOOP 環(huán)路中的訪問通路搶占問題，使每個磁盤都可以有專署的 6Gb/s 通路，使得磁盤訪問技術(shù)在歷經(jīng)多年的陳舊的 FC 環(huán)路技術(shù)后，終于有了創(chuàng)新的突破性設(shè)計，如下圖：因為采用了先進的 SAS 技術(shù)，HUS 存儲系統(tǒng)在配置高容量磁盤時，形成了一個良好通路傳輸環(huán)境；并且在系統(tǒng)的后端磁盤 SAS 結(jié)構(gòu)中，HDS 公司采用了特有的負載分配的結(jié)構(gòu)。從下圖中可以看到無論是控制模塊還是容量擴展模塊中的磁盤都是平均分布在兩個負載分擔(dān)的 SAS 物理鏈路（每 SAS 物理鏈路包括 4 個 6Gb/s 通路）上，這樣保證了在任何容量規(guī)格配置的情況下都具有很好的性能表現(xiàn)。 獨特的對稱雙活和自均衡控制器HUS 存儲系統(tǒng)繼承了上一代中端 AMS2022 的創(chuàng)新性設(shè)計，改變了原有中端磁盤陣列在雙控制器上割裂式的訪問帶來的弊端，在 HUS 之外的所有中端存儲產(chǎn)品都存在這樣的問題：? 所有存儲里可用的 LU 都必須手工分配主控制器和 Ownership，另一個控制器對這個 LU 只能“袖手旁觀”，只有主控制器故障時起到備份作用。這一方面難以做到真正的負載均衡，另一方面在主控制器故障切換到備份控制器時有訪問的中斷，至少幾秒到幾十秒，很可能導(dǎo)致數(shù)據(jù)庫和系統(tǒng)的宕機；? 由于所有的 LU 都已經(jīng)手工分配給各自的主控制器，當(dāng)大數(shù)據(jù)量訪問到來時，每個控制器只能“各自為戰(zhàn)”的處理各自管理的 LU，而手工分配很難做到真正的均衡，總會造成“忙的忙死，閑的閑死”無法調(diào)度的局面，這才是中端存儲區(qū)別于高端存儲技術(shù)的最大問題！? 由于控制器的割裂，造成主機端雙 HBA 的割裂，實際每個 HBA 卡只能訪問一個控制器，換角度看，一個 HBA 卡的系統(tǒng)不能訪問雙控制器，也就無法實現(xiàn)在線控制器系統(tǒng)升級。HUS 的 ActiveActive Symmetric 對稱自均衡控制器架構(gòu)解決了所有這些問題，前端訪問單 HBA 卡的任意接入都可以訪問雙控制器管理的所有 LU，無須手工設(shè)置 LU 綁定主控制器，雙 HBA 卡可以通過 2 個控制器的前端路徑訪問同一個 LU；后端訪問也實現(xiàn)了 LU 在控制器分配的自均衡，當(dāng)一個控制器繁忙時，存儲智能系統(tǒng)會將它所管理的某些 LU 自動分配個另一個空閑的控制器來處理。中端存儲的 LU 處理再也無須人為干預(yù)、手工分配了，這標志著 HUS開創(chuàng)了中端存儲的“新紀元”！ 前 端 的 自 均 衡 路 徑 分 配通過二個控制器之間的 PCIE 的高速鏈路，HUS 的雙控制器實現(xiàn)了真正的通訊和對稱均衡，在前端接入上，服務(wù)器的 2 個或更多 HBA 卡不再是割裂的控制器訪問，每個 HBA 卡都可以通過雙控制器的前端接口訪問到它們?nèi)我夂蠖怂芾淼?LU，實現(xiàn)真正的 Any to Any，同時帶來了雙收益：? 2 個或更多的 HBA 卡與雙控制器前端接口所連接的物理通路實現(xiàn)了真正的路徑間負載均衡；? 1 個 HBA 與 1 個控制器前端接口所連接的物理通路可以訪問雙控制器所管理的所有 LU這樣的前端自均衡處理和 Any to Any 的前后端貫穿徹底改變了中端存儲原有的雙控割裂式訪問的各種弊端，是具有真正的劃時代意義的技術(shù)。 后 端 的 自 均 衡 LUN 調(diào) 整在前后端實現(xiàn)了 Any to Any 的訪問同時，HUS 還進行了更深層次的后端處理自均衡設(shè)計：在原有的控制器管理 LU 的格局下，系統(tǒng)可以自動調(diào)節(jié)控制器所管理的資源，即當(dāng)控制器的 CPU 壓力不均衡時，可進行 LUN 一級的自動調(diào)整來保證性能的優(yōu)化，某一個控制器非常繁忙時，HUS 系統(tǒng)會將其處理的一些 LU 調(diào)整到另一個空閑的控制器處理，從而達到二個控制器 50%對 50%處理的最佳平衡點。如下圖：這樣的后端自均衡處理同樣是具有劃時代意義的技術(shù)。 面向服務(wù)優(yōu)化的存儲系統(tǒng)HDS HUS 系列產(chǎn)品與 VSP 產(chǎn)品一樣，都是遵循 HDS 先進的 SOSS 戰(zhàn)略設(shè)計的，都具備能夠保證應(yīng)用系統(tǒng) QoS 的緩存分區(qū)功能。Cache Partition Manager——高速緩存分區(qū)功能Cache Partition Manager（高速緩存分區(qū)功能）是 HUS 存儲系統(tǒng)產(chǎn)品線的一個關(guān)鍵改變，可確保應(yīng)用的服務(wù)質(zhì)量。其它任何模塊化產(chǎn)品都沒有能力在這一級別管理高速緩存。Cache Partition Manager 通過以下機制發(fā)揮作用：分區(qū)技術(shù)的使用? 將 Cache 分為最多 32 個分區(qū)。每個分區(qū)的資源訪問獨立進行，不會互相串?dāng)_。? 根據(jù)應(yīng)用的 I/O 特性不同，可以用多種不同的方法優(yōu)化每個分區(qū)的分段大小。分段尺寸可設(shè)置為 4kB,8KB,16KB,64KB,256KB,512KB 等等?？烧{(diào)的分段尺寸將大大提高緩存訪問的命中率。對于 4KB 的 I/O 數(shù)據(jù)， 8KB 的分區(qū)將比 16KB 的分區(qū)大大提高訪問命中率? 根據(jù)應(yīng)用的可靠性要求不同，對 Cache 的使用率要求不同，對可將每個分區(qū)的緩存設(shè)為鏡像模式、無鏡像模式? 每個分區(qū)對應(yīng)的磁盤 LU 可選擇不同的條帶大小，尺寸可由16KB,64KB,64KB 一直增長到 128KB，最終實現(xiàn)分區(qū)緩存數(shù)據(jù)寫入磁盤的優(yōu)化操作可調(diào)磁盤條帶大小——Striping Size綜上所述，分區(qū)技術(shù)為模塊化存儲設(shè)備提供存儲虛擬化的高級能力，最終為應(yīng)用系統(tǒng)提供全方位的存儲服務(wù)質(zhì)量支持。 海量容量擴展和靈活的容量管理其中 HDS HUS150 系統(tǒng)最大容量可以配置 960 塊磁盤，在使用 3TB 磁盤的情況下可以達到接近 3PB 的磁盤容量，并且支持不同容量的硬盤混裝，并允許用戶在線情況下擴展容量。HDS HUS 不僅在硬件擴充上非常容易, 可靈活增加文件和對象處理模塊，而且在容量管理上也非常靈活，可以實現(xiàn)在線的RAID 擴展，也可以實現(xiàn) LU 的在線擴展甚至縮小。同時 HUS 繼承了原有AMS2022 的卷遷移功能，使容量的變化乃至數(shù)據(jù)的調(diào)整都非常方便和自由。 安全簡便的系統(tǒng)管理HDS HUS 產(chǎn)品系列采用了改進的 Storage Navigator Modular 2 的管理平臺，它能夠提供用戶多種管理、監(jiān)控和呼叫服務(wù)；通過這些靈活簡便的管理方式用戶可以大大降低管理工作的復(fù)雜度，保證系統(tǒng)的高效率安全運行。 SNM2 架 構(gòu)Storage Navigator Modular 2 可以運行于管理服務(wù)器或客戶端的 PC，它設(shè)計了通用的 webbased 的 clientserver 架構(gòu)，基于標準的 IP 網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)訪問，換句話說，可以將 HUS 接入已有的 IP