ds8000红皮书（中文）.doc

1 第一部分 介绍1.1 1.1 IBM TotalStorage DS 家族成员1.2 1.2 DS8000概览1.2.1 1.2.1 硬件概述1.2.2 1.2.2 存储容量1.2.3 1.2.3 存储系统逻辑分区（LPARs）1.2.4 1.2.4 支持环境1.2.5 1.2.5 业务连续性弹性家族1.2.6 1.2.6 互操作性1.2.7 1.2.7 服务与安装1.3 1.3 定位1.3.1 1.3.1 共同的功能1.3.2 1.3.2 共同的管理功能1.3.3 1.3.3 可扩展性和配置灵活性1.3.4 1.3.4 存储系统LPARs的未来方向1.4 1.4 性能1.4.1 1.4.1 Sequential Prefetching in Adaptive Replacement Cache (SARC)1.4.2 1.4.2 IBM TotalStorage Multipath Subsystem Device Driver (SDD)1.4.3 1.4.3 zSeries下的性能1.5 1.5 总结2 第二部分 体系结构2.1 2.1 机架2.1.1 2.1.1 基础机架2.1.2 2.1.2 扩展机架2.1.3 2.1.3 机架操作面板2.2 2.2 体系结构2.2.1 2.2.1 基于服务器SMP设计2.2.2 2.2.2 Cache 管理2.3 2.3 Processor complex2.3.1 2.3.1 RIO-G2.3.2 2.3.2 I/O enclosure2.4 2.4 磁盘子系统2.4.1 2.4.1 DA（Device adapters）2.4.2 2.4.2 Disk enclosure2.5 2.5 HA（Host Adapter）2.5.1 2.5.1 FICON和光纤通道协议主机适配卡2.6 2.6 电源和冷却2.7 2.7 管理控制台网络2.8 2.8 总结3 第三部分 存储系统LPAR（逻辑分区）3.1 3.1 逻辑分区介绍逻辑分区3.1.1 3.1.1 虚拟化引擎技术3.1.2 3.1.2 分区概念3.1.3 3.1.3 为什么要逻辑分区3.2 3.2 DS8000 和LPAR3.2.1 3.2.1 LPAR和存储设备影像3.2.2 3.2.2 DS8300 LPAR 实现编辑第一部分 介绍在这个部分介绍了IBMTotalStorageDS8000以及他的主要特性。这包含： 产品概述 定位 性能 第一章 DS8000介绍 本章提供了DS8000的特征、功能以及益处的概述。内容包括： IBM 关于DS8000的随需应变的市场策略 DS8000的部件及特性概览 DS8000的定位以及益处 DS8000的性能特色 编辑1.1 IBM TotalStorage DS 家族成员略。 编辑1.2 DS8000概览IBM DS8000是一款新的高性能、高容量的磁盘阵列产品。如图1-1所示。它提供了6倍于IBM ESS800的平衡的性能。容量线性的从1.1TB直到192TB。 借助于IBM POWER5服务器技术，DS8000有可能建立存储系统的逻辑分区（LPARs），完全将产品分割开来，用于实验或其他独特的存储环境。 因为DS8000被计划为将添加和适应新技术的产品，因此是一款弹性的可扩展的磁盘系统。 DS8000完全采用新的包装并拥有新的管理工具，例如可以同时管理和配置DS8000和DS6000的DS 存储管理器和DS 命令行界面（CLI）。 DS8000 被设计为运行在24*7环境下，拥有保障商业连续性（business continuity）的领先容灾（remote mirror）和拷贝功能的产品。 图1-1 DS8000基础机柜 IBM TotalStorage DS8000重要特性包括： 专为关键业务负载提供强大、灵活和高性价比的磁盘存储而设计 提供优异的系统可用性，支持不间断的运行 物理存储容量可扩展到192TB，空前简化的模块到模块的保护投资的升级方式 在多种服务器平台环境下实现存储共享 通过简化的集中管理帮助提升存储的管理效率 创造性的提供存储系统分区功能（LPARs），完全将产品分割开来，用于实验或其他独特的存储环境。 比ESS800基础结构降低20%的占地面积，而提供了更高的存储容量 工业领域首先提供4年的保修 编辑1.2.1 硬件概述DS8000比ESS800拥有几个鲜明的特征，提供了管理的灵活性。更多的信息请参阅第六章，“IBM TotalStorage DS8000模块概述和可扩展性” 此节我们只简单的描述主要硬件。 POWER5 处理器技术 DS8000使用了IBM POWER5技术，这也是实现存储系统分区LPARs的基础。DS8100 Model 921使用了2路64位微处理器，DS8000 Model 922/9A2 使用4路64位微处理器。在DS8000的POWER5 服务器中提供了最大256GB Cache，4倍于原来的ESS。 内部Fabric DS8000 的内部采用了在IBM pSerise服务器中使用的高带宽，容错的内部连接方式。它叫做RIO-2（Remote I/O），能够运行在1GHz下，每条连接提供2GB持续带宽。 交换式光纤通道仲裁环路（Switched Fibre Channel Arbitrated Loop） 磁盘内部连接与ESS不同，采用了交换式FC-AL设备代替了SSA环路。这提供了到每块硬盘和适配卡的点对点的连接，同时提供了从控制器到每块硬盘的4条可用路径。 光纤通道硬盘 DS8000提供多种基本的光纤通道硬盘供选择。有73GB (15000 rpm)，146GB (15000 rpm)，146GB (10000 rpm)，300GB (10000 rpm)可以使用。使用300G硬盘时可以使系统达到192T的容量。 主机适配卡（Host Adapters HA） DS8000提供了增强连通性的4端口FC/FICON主机适配卡。2Gb/s 的4端口FC/FICON主机适配卡可以提供长波和短波端口，并自动兼容1Gb/s的连接速率。4端口FC/FICON主机适配卡能够被配置为混合使用 FC和FICON。这可以保护用户在主机适配卡上的投资，增强客户迁移到新的服务器上来的能力。DS8000同时提供2个端口ESCON适配卡。一台 DS8000最大可以提供32块主机适配卡，带来128个FC/FICON接口。 DS8000存储硬件管理控制台（S-HMC） DS8000提供了一套新的综合的管理控制台。未来，这套控制台可以服务和管理8台DS8000。最初，它只能管理一台DS8000。S-HMC是管理阵列和拷贝服务的焦点设备，它可以拥有自己完整的键盘、显示器设备或者采用远程Web浏览器方式。 更多的信息请参阅第二章，“部件”。 编辑1.2.2 存储容量DS8000的物理容量通过购买disk drive sets。一个disk drive set含有16块同样的硬盘，这些硬盘具有同样的容量和同样的转速（RPM）。 可用的硬盘类型有： 73GB (15000 rpm) 146GB (15000 rpm) 146GB (10000 rpm) 300GB (10000 rpm) 基础机架内具有最大128块硬盘（disk drive modules (DDMs)）的空间，每个扩展机架能够容纳256块DDMs。最大容纳的限制是640块DDMs，如果采用300G硬盘的话，系统能够达到192T存储容量。 DS8000支持RAID-5和RAID-10，或者两者的混合。作为性价比的领导者，RAID-5能够为多数地客户的应用提供出色的性能。而RAID-10能够为挑剔的应用提供更好的性能。 用户可以通过采用不同的硬盘实现价格、性能以及容量的最佳组合。 DS8000提供的随需备用容量 DS8000的随需备用容量（Standby CoD）允许客户当需要的时候使用额外的存储容量。使用Standby CoD时，IBM将安装64块硬盘（以16为增量）。任何时间，你可以逻辑上配置客户的Standby CoD容量并去使用。激活的动作不许要IBM的参与。在逻辑的配置上，客户能够去改变容量。 更多的信息请参阅9.4，“容量规划” 编辑1.2.3 存储系统逻辑分区（LPARs）DS8000在工业领域第一个实现了存储系统的逻辑分区。这意味着客户能够同时运行两个完全隔离的、独立的、虚拟存储影像用于不同的负载，和不同的操作系统环境，此时只有一台物理的DS8000。DS8300 Model 9A2.具有LPAR功能。 第一次运用pSeries虚拟引擎技术的DS8000能够将系统分割成2个虚拟的存储系统。处理器、内存、适配卡都将分配在2个系统上。通过硬件和POWER5 Hypervisor 固件将2个分区完全的分离开来。 最初，每个存储分区拥有： 50%的处理器 50%的处理器内存 最大16块主机适配卡 最大320块硬盘（容量最大96TB） 对于这两个分区，可以运行相同或不同的微码，以及能够被用于完全分割开的生产系统、测试或其他独特的存储环境，这一切只是运行在一套物理系统上。 详细的说明请参阅第三章，“存储系统LPARs”。 编辑1.2.4 支持环境DS8000提供了广阔的服务器环境连通性支持，包括IBM z/OS、z/VM、OS/400、i5/OS和AIX操作系统以及Linux、HP-UX、SunSOLARIS、NovellNetWare和MicrosoftWindows环境。DS8000支持的系统与ESS800非常相似；支持超过90种以上的平台。如此丰富的异构环境的支持和连接，能够使DS8000非常容易和便捷的将容量分配给不同的环境，帮助巩固动态的、改变的环境。 编辑1.2.5 业务连续性弹性家族业务连续性意味着业务进程和关键业务应用需要在任意时间可用，因此需要存储环境提供弹性的支持计划内和计划外停机。 DS8000支持非常丰富的拷贝服务以及管理工具，能够建立一个与业务连续需求环境吻合的方案。这些包含IBM TotalStorage 弹性家族的时间点快照（Point-in-Time Copy）、远程镜像（Remote Mirror）和拷贝方案。 注意：在ESS以前文档中的PPRC（Peer-to-Peer Remote Copy）已经归类到远程镜像（Remote Mirror）和拷贝。 客户可以通过叫做DS命令行（CLI）和叫做浏览器方式的DS Storage Manager管理拷贝服务。DS Storage Manager允许客户在有网络环境的任何地方建立以及管理数据拷贝。 IBM TotalStorage FlashCopy FlashCopy能够帮助减少或者避免关键应用的计划内停机。在DS6000和DS8000上，FlashCopy像ESS上的FlashCopy V2一样，被设计为提供逻辑卷的同一时间点的拷贝（point-in-time copy），同时允许几乎马上就能访问源数据卷和拷贝。 FlashCopy支持许多高级功能，包括： Data Set FlashCopy Data Set FlashCopy允许在zSeries环境下建立一个Data Set的FlashCopy， Multiple Relationship FlashCopy 多关联快照（Multiple Relationship FlashCopy）允许一个源数据卷同时拥有多个目标卷。 Incremental FlashCopy 增量快照（Incremental FlashCopy）提供不需要再次完全复制源数据卷的情况下更新快照目标卷。 FlashCopy to a Remote Mirror primary FlashCopy to a Remote Mirror primary提供了使用一个同时是远程镜像源数据卷的快照目标卷的可能。这个过程允许客户建立一个基于时间点的拷贝并在远端建立一个数据拷贝。 Consistency Group commands Consistency Group commands（一致性组命令）允许DS8000控制中断一个LUN或卷的I/O活动直到快照一致性组命令（FlashCopy Consistency Group commands）完成。一致性组能够用来帮助建立一个一致性的时间点拷贝跨越多个LUN或卷，以及跨越多个DS8000。 在远程镜像线路上的带内命令（Inband Commands over Remote Mirror link） 在一个远程镜像环境中，在远端管理FlashCopy的命令能够在本地或者中间点使用远程镜像线路上传递。这样便排出了在远端单独建立一条网络连接去管理FlashCopy的需要。 IBM TotalStorage Metro Mirror (Synchronous PPRC) Metro Mirror是一种远程数据镜像技术，可以在所有的支持的服务环境实现，包括z/OS以及开放系统。它被用于在城市内（典型的最大距离是采用DWDM 300km）实现从本地到远端保持不变的数据更新拷贝。使用同步镜像数据技术，数据的流通在两个地点保持，因此距离因素会影响到性能。Metro Mirror是首选的业务连续性方案，来保护数据防止磁盘系统失效或地点的完全失效。 IBM TotalStorage Global Copy (PPRC Extended Distance, PPRC-XD) Global Copy是一种在z/OS和开放平台下的异步远程拷贝功能，用来实现可能比Metro Mirror更远的距离。Global Copy的操作方式是：在收到远端完成的信息之前，本地的写操作就已经完成了。这个功能被设计原来提高主系统的性能，减少等待远端写完成的时间。所以，本地和远端之间可以是任意距离。这个功能适合于距离上无限制的远程数据迁移，离线备份和传输停止的数据库log。 IBM TotalStorage Global Mirror (Asynchronous PPRC) Global Mirror（全球镜像）拷贝提供了一种支持z/OS和开放系统的2个地点之间延长距离的远程镜像。Global Mirror的工作方式是：主机写入到本地存储单元的数据也被异步方式传送到远端。一个数据一致性的拷贝然后被自动的保存在远端存储单元。这种2个地点的数据镜像功能被设计提供高性能、更有效的成本和全球距离的数据复制以及灾难恢复方案。 IBM TotalStorage z/OS Global Mirror (Extended Remote Copy XRC) z/OS Global Mirror是一个在z/OS和OS/390上可用的远程数据镜像功能。它在不受到距离限制的远端控制着一个远程异步数据拷贝。z/OS Global Mirror是一种非常适合大型zSeries服务器负载，以及被用于业务连续性方案、负载传送（workload movement）和数据迁移环境。 IBM TotalStorage z/OS Metro/Global Mirror 这种镜像能力使用z/OS Global Mirror去把本地数据通过长距离镜像，以及使用z/OS Metro Mirror将本地数据镜像到城市内。这能够使在z/OS上实现三地（three-site）的高可用性和灾难恢复方案，达到更好的非计划内停机保护。 Three-site solution 一种将Global Mirror和Global Copy结合，叫做Metro/Global Mirror Copy的功能可以用于ESS750和ESS800。这种三地步骤方式以前叫做异步级联PPRC（Asynchronous Cascading PPRC）。数据首先同步到中间地点，然后异步拷贝到更远的距离的地点。 更多信息请参阅第七章，“拷贝服务”。 编辑1.2.6 互操作性就像前面提及的，DS8000支持广阔的服务器平台环境。但是这里还有一个关于互操作性非常有优势的特点。DS8000的远程镜像以及拷贝服务能够与DS8000、DS6000和ESS Model 750/800/800Turbo互通。这提供了一个引人注目的增加系统弹性的镜像和远程拷贝方案，也能够为实现比以前更小投资的业务连续性方案提供了可能。 编辑1.2.7 服务与安装DS8000的安装完全由IBM负责。客户的职责是安装计划，retrieval和安装激活代码，以及逻辑配置计划和应用。这与ESS没有区别。 对于维护和服务操作，IBM的存储硬件管理控制台（S-HMC）是焦点。管理控制台是IBM DS8000物理系统的一部分的专用的工作站，能够自动监测客户的系统，当需要服务时提醒客户和IBM。 S-HMC同时又是远程服务的接口。远程连接能够在客户环境下进行配置。它可能提供下列某个或更多的功能： call on error (machine detected)）connection for a few days (customer initiated), 以及 remote error investigation (service initiated)）。管理控制台与IBM服务机构之间的远程连接使用internet或modem经过一条虚拟的专用网络（VPN）点对点连接起来。 DS8000提供4年的硬件和软件的保修。这突出的显示了IBM在此产品上的信心。再一次的，这使得DS8000具有更好的总体拥有成本（TCO）。 编辑1.3 定位DS8000被设计为提供优越的性能、可扩展性以及灵活性，支持24*7操作环境的产品，帮助提供访问需求和保护如今的商业环境。它也提供了只需要更低长期投资的灵活性和集中化的管理。它是IBM TotalStorage DS家族中的一部分，被选择用作最大限度的可靠性、可扩展性以及保证对关键应用的性能的环境。 编辑1.3.1 共同的功能DS8000支持的多数特性和功能并不仅限于DS8000。这些共同的功能能够同样被很好的使用在DS6000上。因而只需要一套管理方法来管理这些产品。这能够帮助减少管理上的投资和总体投资（TCO）。 共同的存储管理功能包括一种给予Web方式的图形化界面管理IBM TotalStorage DS Storage Manager，和IBM TotalStorage DS Command-Line Interface (CLI)，以及IBM TotalStorage DS open application programming interface (API)。 FlashCopy，Metro Mirror，Global Copy，以及Global Mirror也是共同的高级拷贝管理功能。另外，IBM DS6000/8000镜像方案也可与ESS800和750兼容。这提供里一个新纪元的具有高弹性的和高效的业务连续性解决方案。 DS8000与ESS对比 D8000是新一代的企业级存储服务器（Enterprise Storage Server），因此所有在ESS上的功能都能够在DS8000上使用（除了Metro/Global Copy）。从统一的观点出发，现在又可能将4台ESS800替换为1台DS8000。以及通过LPAR实现附加的机会，因为你可以将一台物理存储设备变为2套逻辑存储设备。 自从DS8000与ESS镜像方案兼容以来，这能够建立一套本地是高性能的存储系统DS8000，而远端部要求高性能的地方采用ESS构建灾难恢复解决方案。 DS8000与DS6000对比 DS6000和DS8000现在提供了一套企业级存储连续性解决方案。所有拷贝功能（除了Global Mirror for z/OS Global Mirror，这个功能只能在DS8000上可用）都可以在2套系统上可用。客户可以在两台设备之间使用Metro Mirror， Global Mirror，和 Global Copy。 明显的，DS8000比DS6000拥有更高吞吐能力和扩展性，但是并不是所有用户都需要这么高的吞吐能力和容量。客户可以根据自己的需要选择。2种系统都支持同样的SAN基础架构和同样的主机平台。 所以可以非常简单的在一个环境中混合DS6000和DS8000，提供共同的技术和管理功能，使客户的存储方案实现投资最优。 逻辑分区功能只能用于DS8000，还不能在DS6000上实现。更多的信息请参阅The IBM TotalStorage DS6000 Series: Concepts and Architecture, SG24-6471。 编辑1.3.2 共同的管理功能DS8000提供了同样使用于DS6000的新的管理工具和界面。 IBM TotalStorage DS Storage Manager IBM TotalStorage DS Storage Manager是一种基于web图形使用界面（GUI）被能够完成逻辑管理和拷贝服务的管理工具。只要具有网络环境的地方都可以通过浏览器的方式实现。用户可以采用下列的选项使用IBM TotalStorage DS Storage Manager： 模拟配置Simulated (Offline) configuration 这种应用允许客户没有连接网络的条件下，建立或者修改逻辑配置。当建立配置后，客户能够保存它并在网络连接存储系统后应用。 在线配置Real-time (Online) configuration 在网络连接到存储单元上时，它提供了在线管理逻辑配置和拷贝服务。 IBM TotalStorage DS Command-Line Interface (DS CLI) DS CLI是能够使用命令完全的进行逻辑配置和拷贝服务工作。现在能够将DS CLI命令组合为一个脚本。这能够消除以前使用GUI建立和保存一个任务的需求，提高生产效率。DS CLI也能够将拷贝服务命令给ESS750、ESS800或DS6000使用。 下面列出了使用DS CLI界面能够完成的功能细节： 检查和校验存储单元的配置 检查存储单元当前的拷贝服务配置 建立新的逻辑存储（logical storage）以及拷贝服务配置 更改或删除逻辑存储（logical storage）以及拷贝服务配置 DS CLI的详细说明请参阅第十一章，“DS CLI”。 DS Open application programming interface DS Open application programming interface（API）是一个共享的存储管理客户端应用，它支持常规的LUN管理活动，例如LUN建立，映射和屏蔽，以及建立或删除RAID-5和RAID-10卷的空间。DS 开放API也允许操作拷贝服务功能，例如FlashCopy和Remote Mirror and Copy。 编辑1.3.3 可扩展性和配置灵活性使用DS8000能够使存储容量直线的升级到192T。系统的结构被设计为能够使用现在的300G硬盘达到1PB容量。然而，出于理论上结构的限制，基于寻址能力，使一个惊人的96PB。 DS8000有基础和扩展模块提供多种选择，因此它能够去满足客户细节上的性能和配置要求。DS8100（Model921）采用双路处理器，支持一个扩展机柜。DS8300（Model 922和9A2）采用4路处理器，支持1或2个扩展机柜。Model 9A2支持2个IBM TotalStorage System LPARs（逻辑分区）在一个物理的DS800内。 DS8100提供最大128G处理器缓存，DS8300最大提供256G处理器缓存。另外，非易失性缓存Non-Volatile Storage (NVS)的大小是可以调整的，帮助优化系统性能。 另外一个重要的特性是关于灵活的LUN/Volume虚拟化。现在能够建立或删除一个LUN或一个Volume而不会影响在RAIDrank中的其他的LUN。当删除一个LUN或一个Volume时，只是容量降低了，例如，形成不同大小的LUN。允许跨RAID rank分配LUN或Volume，建立的LUN或Volume最大达到2TB。 主机系统访问LUN通过volume groups控制。主机或硬盘在相同的volume groups中共享访问数据。这是一种新的LUN屏蔽样式。 DS8000能够： 最大255个逻辑系统logical subsystems (LSS)；使用2个LPAR时达到510个LSS 最大65280逻辑设备；使用2个LPAR时达到130560个LSS 编辑1.3.4 存储系统LPARs的未来方向IBM未来的计划包括提供更多使用存储系统LPAR的灵活性。当前的计划是想要提供一个更细致的I/O分配。同样，在LPAR之间的处理器资源分配预期从50/50能够变化为像25/75，0/100，10/90或20/80。不仅处理器资源将更加灵活，在未来，计划提供在存储系统LPAR之间更加动态的缓存改变。 这些特征能够为变化的负载和性能环境起作用，显示DS8000强大的灵活性。 另外一个想法如果应用也可以使用LPAR, 那这将最好的体现存储设备的LPAR功能的价值。IBM现在正在评估提供给用户最大价值的存储应用的种类。例如，可能的应用，备份/恢复应用（TSM,，Legato，Veritas等）。 编辑1.4 性能DS8000提供了理想的性能平衡，吞吐能力6倍于ESS800。因为DS8000结合了多种性能增强手段，例如双集群的POWER5服务器，新的4口2Gb FC/FICON主机适配卡，新的FC 硬盘，以及高带宽、容错的内部连接系统使这成为可能。 通过使用这些部件，使DS8000处于了高性能产品类别里面的顶峰。 编辑1.4.1 Sequential Prefetching in Adaptive Replacement Cache (SARC)另外一个增强的是新的自学习Cache算法。DS8000高速缓存技术改善了Cache使用效率以及增强了Cache命中率。还在申请专利的算法被用于DS8000和DS6000上，被叫做Sequential Prefetching in Adaptive Replacement Cache (SARC)。 SRAC提供了： 申请专利的改进的算法在主机近来存取和频率上计算出什么数据应该被放在Cache中 预取功能，在主机请求之前将预期使用的数据提前放入Cache 自学习算法在主机使用频率上自适应的动态的学习什么数据应该被放在Cache中 编辑1.4.2 IBM TotalStorage Multipath Subsystem Device Driver (SDD)SDD是一种支持多路径(Multipath) 配置环境的软件解决方案，提供从主机到储存设备的驱动。它提供负载均衡和增强数据可用性功能。对于多路径分布式I/O负载，SDD提供动态负载均衡和消除数据流动瓶颈。SDD 还能帮助解除潜在的单点故障，它是通过当一个路径发生故障时，把I/O自动地导向到冗余路径上实现的。 DS8000 的SDD是不需要附加费用的。光纤通道连接配置支持AIX，HP-UX，Linux, Microsoft® Windows，Novell NetWare,，以及Sun Solaris环境。 编辑1.4.3 zSeries下的性能在zSeries环境下，DS8000支持如下的性能革新： FICON 扩大DS8000系统对当逻辑卷需要时，对潜在的高带宽需求的输送能力。旧的技术在一块硬盘带宽和一个ESCON通道上性能很有限，但是FICON可以同时工作在DS8000其他功能上，为多路复用操作提供一个高速的管道。 Parallel Access Volumes (PAV) 允许一台zSeries在同一个逻辑卷上同时处理多个I/O操作，能够较大的帮助减少设备队列等待的时间。它通过对每个卷定义多个地址实现。动态PAV，自动的分配逻辑卷的地址，帮助负载与目标系统吻合，减少整体队列。PAV是DS8000上一个可选特性。 Multiple Allegiance 扩展的多zSeries服务器同时的访问逻辑卷的能力。这个功能是PAV的发展，允许DS8000并行的处理更多的I/O，帮助改善性能以及更好的使用大型卷。 I/O priority queuing 倘若zSeries负载管理器管理着I/O操作顺序，就允许DS8000使用I/O优先权信息 更多信息请参阅第十二章，“性能上需要考虑的事项”。 编辑1.5 总结在这一章节中，提供了简短的新的DS8000益处和特性的概述，展示出为什么DS8000提供了： 平衡的性能，6倍于ESS800 线性的可扩展到192T（计划到1PB） 存储系统LPAR完整的方案能力 可寻址范围的极大提高大大增加了系统灵活度 可扩展性，因为DS8000被设计添加/自适应新技术 新的管理工具 可用性，DS8000被一开始就被设计为用于24*7的环境 弹性贯穿于工业领先的远程镜像和拷贝能力 低的远期投资，达到首个工业4年保修服务，以及模块到模块的升级能力。 更多详细增强信息以及DS8000的概念原理和体系结构，在此红皮书剩下的部分说明。 编辑第二部分 体系结构在这个部分描述了DS8000体系结构的多个方面。这些包含： 硬件部件 LPAR特点 RAS可靠性、可用性和适用性 虚拟概念 模块综述 拷贝服务 第二章 组成部分 此章描述了构成DS8000的组成部分。此章为那些希望看到个别组成部分及架构清楚的图片的人有意的提供了这些。 此章介绍了： 机架 体系结构 综合处理机processor complexes 硬盘系统 主机适配卡 电源和冷却 管理控制台网络 编辑2.1 机架DS8000被设计为模块化扩展。从高等级的视图中显示出DS8000可用三种类型的机架。然而，靠近的观察，几乎所有的机架都是一样的。机架唯一的不同变化是其中包含的处理机，I/O Enclosure，电池以及硬盘。 图2-1是一个尝试显示DS8000机架内可能的变化的视图。左边的机架是一个基础机架，内部包含处理机（eServer p5 570）。中间的机架是一个扩展机架，包含额外的I/O Enclosure，但是没有处理机。右边的机架是一个扩展机架，只含有硬盘（没有处理机、I/O Enclosure或电池）。每个机架包含一个机架电源区域，里面有电源和其他与电源有关的硬件。 图2-1 DS8000机架可能性 编辑2.1.1 基础机架基础机架的左边（从设备的正面看）是机架电源区域。只有这个机架包含有机架电源控制卡rack power control cards (RPC)，来控制存储单元的电源顺序。机架内同时含有风扇感应卡，来监控风扇。基础机架包含2个主要的供电电源primary power supplies (PPSs)，将输入的交流电转换为直流电。电源区域也包含依赖于型号和配置的2个或三个后备电池单元battery backup units (BBUs)。 基础机架能够最大包含8个disk enclosure，每个disk enclosure能够放置16块硬盘。最大配置下，基础机架能够包含128块硬盘。在disk enclosure上面的是位于一个cooling plenum里的冷却风扇。 在disk enclosure和综合处理机processor complexes之间是2个以太网交换机，一个存储硬件管理控制台Storage Hardware Management Console（S-HMC）和一个键盘/显示器模块。 基础机架包含2个综合处理机processor complexes。这些eServer p5 570服务器包含处理器和内存，驱动DS8000的所有功能。在ESS上，将它们归类于集群，但是这些术语不再有关联。现在有能力将每个 processor complexes分为2个LPAR，每个都等同于ESS的集群。 最后，基础机架包含4个I/O enclosure。这些I/O enclosure提供适配卡和processor complexes之间的连通。在I/O enclosure使用的适配卡既可以是主机适配卡也可以是设备适配卡（HA/DA）。适配卡和processor complexes之间的通信链路使用RIO-G环路。这个环路不仅提供了I/O enclosure到processor complexes之间的连通，同时提供了processor complexes之间的通信。 编辑2.1.2 扩展机架每个扩展机架左边（从设备的正面看）是机架电源区域。扩展机架没有包含机架电源控制卡rack power control cards (RPC)；这些卡只出现在基础机架上。他们包含一个风扇感应卡，来监控机架内的风扇。每个扩展机架包含2个主要的供电电源primary power supplies (PPSs)，将输入的交流电转换为直流电。最后，电源区域可能根据模块和配置包含3个后备电池。 每个扩展机架能够拥有16个内置硬盘的disk enclosure。他们描述为16-packs，因为每个enclosure能够拥有16块硬盘。最大化配置下，每个扩展机架能够拥有256块硬盘。在 disk enclosure上面的是位于一个cooling plenum里的冷却风扇。 如果是连接model 922或9A2的第一个扩展机架的话，能够包含I/O enclosure和适配卡。model 922或9A2的第二个扩展机架没有I/O enclosure和适配卡，也不能有任何的扩展机架连接model 921。如果扩展机架含有I/O enclosure，enclosure提供适配卡和处理机之间的连通。I/O enclosure内的适配卡可以是主机适配卡或设备适配卡（HA/DA）。 编辑2.1.3 机架操作面板每个DS8000机架都有机架操作面板。这个面板有三个指示器和紧急电源关闭开关emergency power off switch (an EPO switch)。图2-2描述了操作面板。每个面板有2个电源线指示器（每个电源线有一个）。正常的操作下，这些指示器都是打开的，显示出每个电源线被提供了正确的机架电源。这也是故障指示器。如果这个指示器照亮，就必须使用DS 存储管理器GUI或者存储硬件管理控制台（S-HMC）去确定为什么指示器会点亮。 在每个面板上也有一个EPO开关。这个开关只能用于紧急情况。开关跳开会将绕过所有的电源顺序控制，直接的切断系统的电源。一个小型的盖子必须被升起来操作。不要触碰这个开关除非DS8000进行危险保护或者冒生命危险进行安置。 图2-2 机架操作面板 我们可以注意到操作面板上没有电源开关。这是因为电源先后顺序通过S-HMC管理。这用来确保所有的在非易失性缓存non- volatile storage（NVS）中的数据已经在电源关闭前降级到硬盘中。这从而使没有可能在DS8000的操作面板上关闭电源（除了在紧急情况，使用先前提到的 EPO开关）。 编辑2.2 体系结构现在我们已经描述了机架，我们使用此章中剩余的章节探究每个组成部分的技术细节。连接这些组成部分的体系结构视图见图2-3。 在印象里，每个DS8000拥有2个processor complexes。每个processor complexes访问多个主机适配卡（HA）连接到FC、FICON和ESCON主机。，每个DS8000最大能够使用32个主机适配卡（HA）。访问硬盘子系统，每个complexes使用多个4端口光纤通道仲裁环路Fibre Channel arbitrated loop (FC-AL)卡。一个DS8000最大使用16块这样的适配卡形成8对。每个适配卡从2个分离的交换光纤通道网络连接到complexes。每个交换网络隶属于拥有16个硬盘的disk enclosure。每个enclosure包含2个20端口光纤通道交换机。这20个端口，有16个用于连接enclosure 中的16块硬盘，剩余的4个端口用于连接其他的enclosure或者DA。每个硬盘连接到2个交换机。无论什么时候，DA连接一块硬盘，都是使用交换式连接传送数据。这意味着所有数据传输都通过最短路径。 连接的主机通过运行在complexes的软件访问逻辑卷上的数据。每个运行一个逻辑分区LPAR的complexes通过这个软件将处理至少一个实例（视为一台服务器）。这个服务器管理所有到磁盘阵列上的逻辑卷读和写请求。写请求时，服务器使用快速写入，数据写入到一个 complexes的易失性内存，同时写到另一个complexes的持久稳固的内存。服务器然后在数据写入硬盘以前报告写入完成。这提供了足够快速的写入性能。持久稳固的内存也被叫做NVS或者非易失性存储non-volatile storage。 图2-3 DS8000体系结构 当主机进行读操作，服务器从磁盘阵列通过高性能交换式的体系结构中取得数据。数据保存在易失性内存供再次使用。服务器通过已知的SARC (Sequential prefetching in Adaptive Replacement Cache)算法预计未来的读取。数据通过这个聪明的算法尽可能的长时间保存在Cache中，因而主机不需要去等待从硬盘中取得数据。 DA和HA操作在已知的RIO-G这个高带宽容错的连接。RIO-G设计允许在服务器之间共享HA，提供额外的性能和可靠性。 如果能看到彩色的图2-3，可以通过色彩指示了解DS8000硬件在服务器之间的共享（交叉的阴影线是绿色，明亮的颜色是黄色）。在左边，绿色服务器运行在左边的processor complexes。绿色的服务器使用N-way SMP的complexes去完成它的操作。左边的complexes记录它的写数据以及存储它的读数据在易失性内存。在右边的processor complexes上，快速写入数据拥有一个持久稳固的内存区域。在它的控制之下（硬盘也被表示为绿色），访问磁盘阵列，它拥有自己的DA（再一次是绿色）。右边黄色的服务器操作为同样的方式。HA（暗红色）故意的没有染成绿色或黄色，因为他们被2台服务器共享。 编辑2.2.1 基于服务器SMP设计DS8000的益处来源于充分的组合具有领先优势的处理器和内存系统。使用SMP作为主要的处理引擎使DS8000在市场中区别于其他磁盘系统。加之，使用在DS8000的POWER5处理器支持运行两个独立的线程。这个能力归类为simultaneous multi-threading (SMT)。两个线程运行在一个处理器上共享一个共同的L1 cache。SMP/SMT设计将处理器空闲或过载降至最低，虽然一个分布式的处理器设计更容易受到不均衡的处理器任务关系的影响。 设计果断的使用SMP内存当作I/O Cahce是IBM 存储架构的一个关键要素。尽管一个分离的I/O Cache能够提供快速的访问，但是它不能配合SMP主内存的访问速度。决定使用SMP主内存作为Cache在第三代IBM 企业级存储ESS上得到了检验。性能一般说来双倍于每一代。这个性能的提高能够被完全的被集成SMP、处理器速度，L1/L2缓存大小和存储、内存带宽和响应时间以及PCI总线性能等能力描绘出来。 对于DS8000， Cache接通作为SMP内存一部分的NVS后，访问速度被进一步的加速。 可以理解，所有内存被安装在所有具有处理器的processor complexes。在同一个complexes上的所有处理器，共同的分配内存地址。另一方面，在SMP使用主内存作为Cache，导致了一个分区的 Cache。每个处理器访问processor complexes上的主内存，但是不能去访问其他的complexes。这并不妨碍processor complexes之间的负载均衡。 编辑2.2.2 Cache 管理绝大多数高端磁盘系统把Cache纳入到系统内部设计，多少有些系统运作的需要。长期的，Cache大小引人注目的在增长，但是用于系统磁盘能力的Cache大小比率一直保持几乎相同。 DS6000和DS8000使用正在申请专利的Sequential Prefetching in Adaptive Replacement Cache (SARC) 算法，developed by IBM