高端存储阵列的分类(基于控制器的数量及拓扑)

来源:互联网  
2013/7/30 10:42:34
常,业界按照价格、规模、性能等参数讲阵列产品划分为入门级、中端、高端三个级别。阵列往往要求在存取速度、可靠性、容量三者中取得一个权衡,任何一个阵列依据其定位的不同,这三点的权重会有所差别。

本文关键字: 存储列阵 控制器 拓扑

通常,业界按照价格、规模、性能等参数讲阵列产品划分为入门级、中端、高端三个级别。阵列往往要求在存取速度、可靠性、容量三者中取得一个权衡,任何一个阵列依据其定位的不同,这三点的权重会有所差别。

在存储系统中,对于单盘而言,失效可以假定是一个常态。一个拥有几十甚至上千硬盘的系统中,硬盘的失效不可避免的事情,因此,阵列必须解决可靠性的问题。目前,解决可靠性的技术手段主要是数据冗余技术,比如RAID技术,通过记录额外的数据校验来达到数据恢复的目的。

单盘由于受限于生产工艺,容量总是有限的,而用户往往希望得到更大的容量,因此硬盘阵列必须完成对多个单盘容量的整合,呈现给用户大的虚拟的硬盘。本质上,这就是一种虚拟化

我们知道,物理硬盘的存取速度取决于机械马达旋转的速度,考虑到可靠性、散热、能耗、噪音等因素,转速不可能做的太高,目前硬盘速度一般在5000RPM-20000RPM之间,因此单盘的存取速度(带宽)总是很小,阵列需要有效的将多个物理带宽整合。

高端存储阵列架构

如果按照控制器的个数来对阵列架构进行分类,高端阵列可以分为双控(参见图1)与多控两大类。

双控架构

典型的双控系统中(参见图1),两个控制板通过镜像通道连接在一起,进行数据交换。每个控制板的后端分别接入物理硬盘的环路(通常物理硬盘是双端口,刚好可以接成两个环路,见图1),主机可以通过任何一个控制板接入存储阵列,并看见统一的LUN空间。

软件上而言,由于只需要考虑两个控制器,和多控系统相比起来,双控系统的实现较为简单。

图1: 双控架构

目前,在所有的高端存储阵列中,采取双控架构的只有IBM 2009年推出的DS8000系列。另外,在中低端存储阵列上基本上都采用双控架构。

由于双控系统受限于诸如计算资源、内存、带宽物理限制等因素,性能不可能做到太高,所以可以见到的绝大多数高端阵列都采取的是多控系统。

多控阵列架构

基于多控的阵列主要是一些高端阵列系统,比如EMC的VMAX、HDS的VSP,IBM的XIV、HP的P10000和华为的HVS等产品。

对多控系统按照连接拓扑进行划分,多控系统划可以分为基于总线交换式的架构、矩阵直连架构、全互联架构、交换式架构。

图2:基于总线交换式的架构

如图2展示了基于总线交换式架构的逻辑结构。目前已经没有厂家采用这种架构,EMC和HDS的早期产品都曾经采用这种架构。该架构的缺点是可扩展性不强,且由于基于总线,存在总线争用。

如图3是基于矩阵直连式的存储阵列架构,EMC的上一代产品DMX-4就是

矩阵直连架构

采用该架构,该架构的前端和后端采取矩阵式直接连接,缺点是可扩展性很差,同时由于连接信号线数目众多,在一定程度上也降低了系统的可靠性,目前EMC已经弃用该架构。

图4:基于交换式的架构

图4描述的是基于交换式的架构,该架构通过交换ASIC将前端和后端连接进行数据交换,相对于矩阵直连式,它具有更好的可扩展性,但是问题是如何减少交换时延和交换争用。目前HDS的存储系统采用的是该架构。

图5:全分布式架构

如图5所示的全分布式架构,该架构将串行降至了最低,使得系统获得了理论最高加速比。

由于该系统的所有资源,包括计算资源,内存资源,磁盘资源都分散的足够开,存在资源争用的可能性极小,所以,图5的系统具有更好的性能,更好的可扩展性,同时也拥有更低的成本。 目前市场上最新一代高端存储阵列HP P10000,EMC的VMAX 40K,华为HVS都采用这种全分布式架构。

责编:驼铃声声
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