HDS高端存储系统-发展历史-v1.0

第 1 页 共 34 页 HDS 高端存储系统发展历史 第 2 页 共 34 页 目录 1HDS 高端存储系统发展历史 3 1 1HDS 9900 2000 年 第一代无阻塞交换体系架构 3 1 1 1HDS 9900 系列产品硬件介绍 3 1 1 2当今最新的Crossbar与 Switch的体系结构 4 1 1 3磁盘控制器内外通路全光纤设计 4 1 1 4双口同时读写的光纤接口与高可靠性盘包 4 1 1 5灵活的盘包RAID排列方式 同时支持RAID 0 1和RAID 5 4 1 1 6可扩展与镜像写的智能型高速缓存 NV CACHE 4 1 1 7可易扩展的最大存储系统 5 1 1 8不停机的微码升级与7 24 365运行标准 5 1 1 9开放架构 5 1 1 10丰富的软件功能 5 1 2HDS 9900V 2002 年 第二代无阻塞交换体系架构 6 1 2 1HDS 9970V产品 6 1 2 2HDS 9980V产品 6 1 2 3HDS 9900V产品特点 7 1 3HDS NSC55 2004 年 第三代无阻塞交换体系架构 9 1 3 1HDS NSC55存储产品介绍 9 1 3 2HDS USP存储产品介绍 12 1 4HDS USPV 2007 年 第四代无阻塞交换体系架构 16 1 4 1HDS USP VM的产品介绍 16 1 4 2HDS USP V的产品介绍 17 1 5HDS VSP 2010 年 第五代无阻塞交换体系架构 24 1 5 1VSP磁盘存储产品体系架构 24 1 5 2VSP产品硬件技术指标 32 第 3 页 共 34 页 1 HDS 高端存储系统发展历史 1 1 HDS 9900 2000 年 第一代无阻塞交换体系架构年 第一代无阻塞交换体系架构 日立数据系统公司在 2000 年下半年推出的 9900 属于当今存储业第 3 代存储结 构设计的高端智能型存储产品 即全部采用光纤通道和光纤交换机设计取代了第 2 代 SCSI 通道与 4 条总线结构 产品分为 2 个型号 即 HDS 9960 和 9910 两型号产品区 别在于 9960 是由一个磁盘控制器柜可外接 1 至 6 个磁盘柜组成目前全球最大的磁盘 存储系统 可在内部放置 512 个磁盘包 9910 是将磁盘控制器与第一个磁盘柜合并成 一个箱柜 内部可放置 48 个磁盘包 1 1 1 HDS 9900 系列产品硬件介绍 日立数据系统公司 9910 存储产品是目前全球唯一最先进的第 3 代全光纤通道结 构设计的企业级智能存储系统 自 2000 年推出后 该系列产品除了在满足企业在数据 量持续迅猛扩展和增长的同时 需要支持连续不停断的即时数据存取保护方式的基础 上 HDS 9910 又采用了高度精密的 艺术的 可指数级扩展的 灵活全新的结构顺应 当今潮流和应用的技术发展 HDS 9960 与 9910 产品均采用当今最领先的存储设计结 构 即第 3 代光纤 Switch 交换机的 Hi Star 点到点结构设计 取代了传统多总线数据交 换结构 避免了传统总线结构的技术缺陷 内外通道均使用光纤通道 FC 技术以及 采用多块缓存板结构和数据用的 CACHE 板与控制指令用的 CACHE 分开设计以便获得 更高的处理速度 9960 与 9910 除了支持 RAID 5 以外 还支持 RAID 1 的改良方式 RAID 0 1 第 4 页 共 34 页 1 1 2 当今最新的 Crossbar 与 Switch 的体系结构 9900 存储系列产品采用了第 3 代全新的点到点光纤交换机的高精密度 HI Star 结 构设计 打破了传统存储系统采用的总线结构以及 SCSI 通道技术在未来无法适应 大容量盘包发展带来瓶颈的束缚 它将 4 台高速的光纤交换机与 6 块高速缓存电路板 NV CACHE 主机和盘包连接的处理器 CHIP 与 ACP 以及与盘包通过点到点方 式连接起来 并利用交换机超高速地进行数据切换与传递 使存储控制器内部带宽随 阵列处理器 ACP 与前端主机通道适配器 CHIP 的增加而增大 最大带宽可达到 6 4GB S 该技术的突破使 9900 存储产品第一个在全球真正成为 无瓶颈 的企业级存 储产品 1 1 3 磁盘控制器内外通路全光纤设计 HDS 9900 系列存储系统的磁盘控制器内部通路与连接外部主机的通道设计均采 用了全光纤通道标准 使内外每条通道 路 可达到 100MB S 传输速率 是目前全球 在高端存储产品第一个做到全光纤通道设计 其他公司还在沿用 SCSI 通道 也是全球 唯一一家使用全光纤通路设计的 其他厂家产品还仍在使用 SCSI 2 标准 该设计消 灭了通路在多盘包结构与大容量盘包的存储产品中使用 SCSI 传输的瓶颈现象 1 1 4 双口同时读写的光纤接口与高可靠性盘包 在 9900 系列存储产品 HDS 公司坚持使用自行设计与生产的双口同时读写的光 纤接口盘包 成为全球在高端存储产品唯一一个不用 SCSI 2 接口 当今中 低档存储 产品已全部采用全光纤通道设计 而采用光纤每秒 100MB S 速率接口的盘包 同时其 盘包平均无故障间隔小时 MTBF 达到 250 万小时 被业界公认为目前最高的标准 1 1 5 灵活的盘包 RAID 排列方式 同时支持 RAID 0 1 和 RAID 5 9900 系列产品除了支持 RAID 5 盘包排列与保护方式 还支持改进的优秀的 RAID 0 1 排列方式 RAID 0 1 排列方式采用 4 个盘包为一组 吸取 RAID 5 技术当 中的 Stripe 技术 结合传统 RAID1 的概念 将写数据切割并按镜像方式依次轮巡 tripe 写入这四个盘包 克服了传统 RAID1 以两个盘包为一组并在主盘上读写所形成排队等 候存取数据瓶颈现象 特别是在当今盘包容量变大而更容易产生瓶颈 1 1 6 可扩展与镜像写的智能型高速缓存 NV CACHE HDS 9910 存储产品继承了日立公司在 1995 年率先在全球推出可扩展与镜像写 智能型全 NV CACHE 设计 使 HDS 9910 的 NV CACHE 从 1GB 可扩至 16GB 并采用 4 块设计均全部为 NV CACHE 第一 保证了断电情况下 NV CACHE 中的数据不 丢失 可在规定时间内 指备份电池 抄写到盘组中 第二 保证了某块 NV CACHE 板出现故障 数据依靠镜像写的像数据仍可抄写至盘组中不丢失 第三 CACHE 成对设计 实现了自动负载均衡 保证了无瓶颈等待 第四使用智能管理 保 第 5 页 共 34 页 证 NV CACHE 中的数据随时在处理完后进行写送工作 而不是等写满 CACHE 分区后 再写送 另外 HDS 9910 仍采用数据 CACHE 与控制指令 CACHE 分开 保障了用户购买 的 CACHE 100 用 于数据读写 这是日立公司产品与其他厂家的区别 1 1 7 可易扩展的最大存储系统 9900 系列中的 9910 存储产品 是目前全球存储产品中最大存储产品 其内部可 放置 48 个物理盘包 总裸容量在使用 72GB 盘包可达到 35TB 而且可在不停机带电 情况下进行连续升级 扩充与维修维护 1 1 8 不停机的微码升级与 7 24 365 运行标准 9900 系列产品在 7700 系列产品基础上 再次使用 Flash Memory 芯片技术与理 念 仍为全球在微码升级过程中不需要停机工作并真正做 7x24x365 天运行标准 1 1 9 开放架构 HDS 9910 除了在硬件上提供高速大规模存储 数据连续可用性以及世界领先的 可管理性与可扩展性外 该系列产品可连接与支持开放系统 如 HP UX IBM AIX SUN Solaris Linux Netware Windows NT 2000 以及许多其他操作系统 为处 理超大型数据库或数据仓库提供了一个更好的存储环境 1 1 10丰富的软件功能 9900 系列产品在软件方面提供给用户很多的选择 其中包括系统资源管理与监 控 远程备份与快拷 数据交换与路径管理与平衡 区域划分与安全管理 这些软件 工具方便了用户 特别是其 Nano Remote Copy 与 Shadow Image 远程异步方式备份 与快照功能 被业界公认是目前全球最好 最安全的异步远程备份方式 第 6 页 共 34 页 1 2 HDS 9900V 2002 年 第二代无阻塞交换体系架构年 第二代无阻塞交换体系架构 HDS 公司于是 2002 年 5 月 7 日发布了基于 HDS 9900 和第二代 HI STAR 全 光纤交换结构的高端智能存储系统 HDS 9900V 系列产品 在 HDS 9900V 系列中包括 两个型号的产品 HDS 9980V 和 HDS 9970V 其中 9980V 最大管理 1024 块盘包 和 9970V 最大管理 128 块盘包 HDS 9980V 由 1 个磁盘控制器柜和外接 1 至 4 个磁 盘阵列柜组成 9900V 产品在以下几个方面进行了增强 1 2 1 HDS 9970V 产品 系统支持 4 块到 128 块盘包 36GB 1 5 万转 每分钟 系统最大裸容量 4 6 TB 72GB 1 万转 每分钟 系统最大裸容量 9 2 TB 系统支持 8 16 24 条 Fibre FICON 或 ESCON 通道 系统内部 HI STAR 型 带宽为 7 9 GB S 1 2 2 HDS 9980V 产品 系统支持 8 块到 1024 块盘包 36GB 1 5 万转 每分钟 系统最大裸容量 36 8 TB 72GB 1 万转 每分钟 系统最大裸容量 73 7 TB 第 7 页 共 34 页 系统支持 8 16 24 32 64 条 Fibre FICON 或 ESCON 通道 系统内部 HI STAR 型 带宽为 15 9 GB S 1 2 3 HDS 9900V 产品特点 1 系统内部带宽 HDS 9900V 系列产品的内部架构采用第二代 HI STAR 体系结构 第二代 HI STAR 体系结构与第一代 HDS 9900 系列产品采用 包括 HDS 9960 HDS 9910 相比 在系统的整体性能上具有极大的提高 HDS 9970V 产品的带宽可达到 7 5GB S HDS 9980V 产品的带宽可达到 15 9GB S 而 HDS 9910 的带宽为 3 2GB S HDS 9960 的带宽为 6 4GB S 新一代 HI STAR 体系结构的带宽几乎为上一 代产品的 3 倍 2 系统内部处理器的能力 HDS 9900V 系列产品中的前端与主机的连接通道控制器以及后端与磁盘阵列连 接的控制器中的处理器也进行了升级更新 新的处理器采用 64 位的 MIPS 处理器 其 中前端与主机连接的处理器为 200MHZ 主频 后端接磁盘阵列的处理器为 160MHZ 主频 它 的处理能力为 HDS 9900 系列产品中处理器能力两倍以上 HDS 9900 系列产品所使用 的处理器为 32 位的 80MHZ 主频的 i960 处理器 由于处理器能力的提高 HDS 9900V 系统内部的每条光纤通道的带宽由 200MB S 提高到 332MB S 3 系统超大容量 HDS 9900V 系列产品的最大容量也提高了很大 目前 HDS 9900V 产品支持 36GB 转速 15000 分 72 GB 转速 10000 分 两种磁盘类型 在今年的第三季度可以 支持 144GB 转速 10000 分 的磁盘 HDS 9980V 产品可装载到 1024 块物理盘 HDS 9970V 产品可装载到 128 块物理盘 这样 在目前状况下 使用 72 GB 的盘包 HDS 9980V 产品的最大容量为 75TB HDS 9970V 产品的最大容量为 9TB 4 更灵活的 RAID 保护技术 HDS 9900V 系列产品对 RAID 保护技术也进行的增强与灵活选择 在 RAID 0 1 保护方式下 一个 RAID 组可以由 4 块或 8 块物理盘组成 2D 2D 或 4D 4D 这样可 以达到更高的性能 在今年的第三季度 HDS 9900V 将支持由 8 块物理盘组成的采用 RAID 5 保护方式的 RAID 组 7D 1P 这样可以极大的提高磁盘的利用率并可同时 也提高了性能 5 逻辑虚拟端口功能可以支持更广泛和更灵活的连接性 第 8 页 共 34 页 HDS 9900V 系列产品通过新增加的逻辑虚拟端口软件定义功能 可支持系统更 广泛更灵活的连接性 即在原有的多物理通道支持多操作系统主机平台连接的基础上 通过在物理端口上定义多个虚拟端口 最大为 128 个 更支持在同一个物理通道上的 多操作系统主机平台的连接 该功能为用户在多操作系统环境下的连接配置系统端口 节省了投资 不需要为每个操作系统在存储系统上都配置相应通道接口 同时 HDS 9900V 系列产品的通道端口带宽的标准配置为 2Gb S 以上特点是其他公司产品所没有的 并成为存储业界的新标准 第 9 页 共 34 页 1 3 HDS NSC55 2004 年 第三代无阻塞交换体系架构年 第三代无阻塞交换体系架构 1 3 1 HDS NSC55 存储产品介绍 1 3 1 1 物理架构物理架构 Hitachi TagmaStore 网络存储控制器 NSC55 是一种机架式设备 符合企业的成本要求 它采用了 Hitachi Universal Star Network交换架构 提供由业内 领先的 Hitachi TagmaStore 通用存储平台带来的 经过验证的企业级功能 外部存储虚拟化 逻辑资源分区和通用复制 全光纤交换式内部体系架构 HDS NSC55 为 HDS 公司的第三代全光 纤交换式企业级磁盘存储系统 内部仍然延续了 HDS 的 CrossBar 的交换 式结构 通过 Cache Switch 实现前端主机接口控制器 后端磁盘通道接 口控制器数据到 Cache 的数据快速交换 采用了 Hitachi 自主研发 Hi Star III 交换芯 片 具有更高的数据交换能力 因此可以提供更高的内部带宽 正是因为这样的传承 NSC55 为用户带来了前所未有的性能 可用性和可靠性 以及先进的存储管理和数据复制功能 用户可以把各种异构存储系统整合为一个虚拟 池 通过一个中央控制台 使用一套通用的工具进行管理 从而简化存储环境 最大 限度地利用现有资源 降低总体拥有成本 内部逻辑示意 NSC55 之所以具备了强大的硬件性能 是与其内部先进的信息通 道分不开的 这就是第三代通用星状网络 USN Universal Star Network 光纤交换 架构 它在大幅提高处理性能的同时也具备强大而高效的连接能力 从而使 NSC55 能 成为通用存储平台的关键基础 HDS NSC55 的内部架构就是第三代通用星状网络 USN Universal Star Network 光纤交换架构 它在大幅提高处理性能的同时也具备强大而高效的连接能力 灵活的 RAID6 RAID 5 和 RAID 0 1 组合 NSC55 支持的 RAID 方式包括 2D 2D 和 4D 4D 的 RAID0 1 以及 3D 1P 和 7D 1P 的 RAID5 和 6D 2P 的 RAID6 用户可选择上述一种或多种 RAID 方式来配置 NSC55 HDS 存储产品支持各种 RAID 技术混用 在单一系统内部同时支持 RAID10 RAID5 3D 1P RAID5 7D 1P RAID6 6D 2P 同时混用 而且 由于领先的技术 各种 RAID 技术的性能相差不大 提供用户最佳的配置灵活性 用 户可以根据业务需求 磁盘利用率 系统运行的安全性 性能等因素灵活配置磁盘 HDS 存储产品独特的 RAID6 技术能够保证同一个 RAID 组内 同时有 2 块磁盘 发生故障时 还能够保证数据不丢失 RAID6 是通过两重校验实现的 RAID 方式 当 同一个 RAID 组内 2 块磁 RAID6 6D 2P 的 RAID 方式的安全性比 RAID10 和 RAID5 要高 磁盘利用率达到 75 比 RAID10 的 50 高 与 RAID5 3D 1P 相当 第 10 页 共 34 页 目前由于单个磁盘的容量越来越大 目前的 SATA 盘已经能够达到 500GB 磁盘故障 后 热备盘顶替的时间越来越长 在热备盘顶替的过程中 同一 RAID 组中另一块磁 盘出故障的概率也变大了 所以 为了保证存储系统的高可靠性 RAID6 渐渐走上了 历史舞台 渐渐被越来越多的客户采用 逻辑虚拟端口功能支持更广泛和更灵活的 SAN 连接性 HDS NSC55 系列产品通过 新增加的微码功能率先实现逻辑虚拟端口软件定义功能 HSD 可支持系统连接主 机更广泛更灵活的 SAN 连接性 即在原有的多物理通道支持多操作系统主机平台连接 的基础上 通过在单个物理端口上定义多个虚拟端口 最大为 128 个 来支持在同一 个物理通道上的不同操作系统多主机平台的连接 该功能为用户在多操作系统环境下 的连接配置系统端口节省了投资 不需要为每个操作系统在存储系统上都配置相应通 道接口 大大降低用户的投资 TCO 存储产品不停机维修 升级与扩容设计 HDS 存储产品的所有部件均可热插拔和 不停机进行更换 扩容和不停机地微码升级 当微码出现问题时可以自动不停机地返 回旧版本并可不停机地加入微码的 Patch 在这里特别强调的是上面提到的 不停机 是指用户业务系统不停机 是 7 24 运行的更 高层次保障 主动的全局热备技术保障数据安全 RAID 5 和 RAID 6 等具有冗余数据保存的 RAID 技术能够保证在 RAID 组中有 1 个磁盘损坏的情况下数据不丢失 RAID6 的技术 可以保证同一个 RAID 组中同时 2 块磁盘损坏的情况下数据不丢失 但为了保证数据 安全通常阵列系统厂商都支持动态备盘技术 使用动态备盘技术在 RAID 组中有 1 个 磁盘损坏的情况下可以对系统性能影响比较小的情况下恢复损坏磁盘上的数据 1 3 1 2 动态备盘技术动态备盘技术 在某个时刻一个 RAID 组中的一个磁盘发生错误的数量超过系统定义的错误日志 指标后 盘阵系统微码会自动启动动态备盘将有错误的磁盘上的数据复制到全局动态 备盘上 在这个过程中不需要通过其它磁盘上的数据进行 XOR 计算 因此整个 RAID 磁盘组的性能影响降到最低 在完成动态备盘复制后进行错误磁盘更换时 数据将从 动态备盘上拷贝回更换的磁盘上也同样不用进行 XOR 计算 当错误磁盘不能够进行读 写操作时 盘阵的系统微码不能进行动态备盘操作 此时系统会通过 Correction Copy 的方法进行数据恢复 1 3 1 3 Correction Copy 操作操作 可以看到 虽然在进行 Correction Copy 时服务器依然可以进行正常大 I O 操作 但是由于 RAID 组中的所有磁盘都要参与 XOR 计算因此性能会非常差 HDS 公司深刻认识到数据对用户的重要性 因此在微码中对磁盘错误监测有非常严格 的要求 在磁盘只有非常微小的错误时就会启动动态备盘 因此 HDS 公司对磁盘的品 质要求也是非常苛刻的 第 11 页 共 34 页 主要技术指标用户因此可以在新的框架内部署应用 充分利用现有投资并使之增 值 使 IT 和业务计划更加紧密地结合 作为 HDS 的 Application Optimized Storage 面向应用优化的存储 解决方案不可分割的一部分 NSC55 为在开 放系统和大型机环境中的各种存储满足应用需求奠定了基础 技术优势 提供企业级嵌入式虚拟化功能 内部容量可扩展为 72TB 通过一个控制台能够管理 16PB 的内部和外部存储 以一种对用户透明的方式 实时调整并平衡工作负荷 允许为各种应用创建 8 个专用虚拟存储系统 并配给专用容量 高速缓存和端 口来保证服务质量 支持异构多平台连接性 光纤通道 IBM ESCON FICON NAS 和 iSCSI 提供一套全面的存储管理服务 包括以应用为中心的存储域管理 实现在异构存储层面之间透明有序地移动数据 使用 Hitachi Universal Replicator 通用复制 软件支持异构数据复制 利用第三代 Universal Star Network 架构 提供企业级功能 符合国内大中型企业数据中心的需要 1 3 1 4 HDS NSC55 产品软件功能介绍产品软件功能介绍 Resource Manager 系统资源管理 性能监视套件 LUN Expansion LUSE LUN 卷容量扩展软件 SANTinNel HSD 存储区域网安全管理软件 Graph Track 性能监控软件 Flash Access 逻辑盘常驻缓存 快速存取软件 HDLM 通道负载均衡与故障自动切换软件 ShadowImage 业务连续性 解决方案 TrueCopy 数据远程容灾解决方案 HUR 远程异步容灾软件 虚拟化 逻辑分区 增强的存储区域管理软件 第 12 页 共 34 页 1 3 2HDS USP 存储产品介绍 1 3 2 1 HDS USP 存储系统内部架构存储系统内部架构 HDS USP 架构同样采用 HDS 久负盛名的高性能 无瓶颈的 Universal Star Network 全光纤交换结构 第三代 Hi Star 架构 Hi Star 全光纤交换式结构是 HDS 公司秉承了多年大型主机的设计理念 将众多大型主机中的成熟 高效的技术应用于 存储系统之上 在 2000 年推出了第一代 Hi Star 全光纤交换式结构的高端存储系统 9900 该产品一经推出就受到广大高端用户的肯定 在存储业界竖立了高性能 高可靠性 高扩展性的高端存储系统形象 在 2002 年 HDS 公司在原有 Hi Star 结构基础上提高 CSW 的运算能力 增加内 部通道数量和带宽 升级前后端控制器上的 CPU 推出了基于 Hi Star II 结构的 9900V 高端存储系统 该系统的性能 扩展性 可靠性等全面超过 9900 成为 HDS 公司又一个成功的高端存储系统 在 2004 年 HDS 公司又在 Hi Star II 结构的基础上 推出了第三代全光纤交换 式体系架构 Universal Star Network 并且基于该架构推出了具有划时代意义的 HDS USP 超高端存储系统 该系统性能 扩展性等方面全面超越目前业界已有的高端 存储系统 而且提供了全面的虚拟存储解决方案 使异构存储系统互联互通成为可能 这种交换式结构的技术是提供了 点对点 无阻塞 的数据访问 如图所示 在 交换式架构中 最重要的部件是缓存交换模块 CSW 通过 CSW 主机接口控制器 第 13 页 共 34 页 数据 Cache 和磁盘通道控制器连接在一起 数据 Cache 与前后两端控制器之间都能够 构成 点对点 的连接 实现并发通道数量最大 数据通道利用率最高 通过使用交换 式的结构 使 HDS USP 磁盘存储系统具有了良好的扩展能力 前端的主机通道控制器 后端磁盘通道控制器和 Cache 都能够在线的 灵活的进行升级 从而降低了系统升级 的投资 存储系统并发处理能力越高 就意味着可以处理更多的应用系统读写请求 进一 步提高整个系统的性能 1 3 2 2 Cache 的设计的设计 高端存储系统中除了要有高性能 高扩展性的结构外 Cache 的设计将直接影响 到存储系统的性能表现和可靠性 首先 HDS USP 的 Cache 设计中采用了 Cache 写镜像技术 即将 Cache 板分别 至于两个互为备份的控制区域内 在响应读操作时这两个控制区域中的 Cache 在是独 立响应的 在进行写操作时 当数据写入任何一个控制区域中的 Cache 时 同时会在 另外一个控制区域中的 Cache 中保留一份镜像数据 直到这些数据被写入硬盘 这种设计一方面确保在 Cache 中的数据的安全可靠 无论哪一个控制区域中的 Cache 出现问题 另外一个控制区域中都保存着对方 Cache 中未写入硬盘的数据 另 一方面在进行在线的 Cache 升级时 HDS USP 磁盘存储系统都能够支持便捷 快速的 升级方式 做到升级时对系统影响时间最短 其次 HDS USP 磁盘存储系统为了有效的提高读 Cache 的效率和减少 Cache 中 的寻址时间 将数据 Cache 和控制 Cache 分离开来 独自承担不同的任务 数据 Cache 中包含应用系统的读 写数据 控制 Cache 中包含数据在数据 Cache 中的位置信息 逻辑卷信息 配置信息等 控制 Cache 中的众多信息中 数据的 Cache 位置信息非常重要 主机通道控制 器通过获取这些位置信息缩短在数据 Cache 中的寻址时间 提高了数据访问速度 另 外 如果控制 Cache 中没有主机要访问的数据的位置信息时 就说明该数据并没有在 数据 Cache 中 此时控制 Cache 将向磁盘通道控制器发送请求 将该数据从硬盘写入 至 Cache 并且更新控制 Cache 中的位置信息 我们试想一下 如果没有控制 Cache 所有的 I O 操作请求都集中在 Cache 中处理 Cache 越大 寻址时间越长 最 终导致系统性能下将 1 3 2 3 RAID 保护方式保护方式 磁盘存储系统最基本的功能就是保存数据 自从 80 年代初 RAID 技术产生以来 使用 RAID 技术进行磁盘的容错保护就成为磁盘存储系统的一个工业标准 HDS 公司 在设计其第一代高端存储系统时就已经采用了复合工业标准的 RAID 技术 并且一直 第 14 页 共 34 页 将这一技术应用于随后推出的各个存储系统中 在 HDS USP 磁盘存储系统中 支持的 RAID 方式有 0 1 5 6 HDS USP 系列产品对 RAID 保护技术也进行的增强与灵活选择 在 RAID 0 1 保 护方式下 一个 RAID 组可以由 4 块或 8 块物理盘组成 2D 2D 或 4D 4D 这样可以 达到更高的性能 同时 HDS USP 还提供由 4 块或 8 块组成的物理盘支持 RAID 5 保护 方式下的 3D 1P 7D 1P 其中 7D 1P 的 RAID 5 方式可以极大的提高磁盘组的利用 率 87 5 节约了盘组投资并可同时提高大文件处理方式的性能 6D 2P 的 RAID6 方式主要是针对使用 300GB 硬盘 以提高 300GB 硬盘 RAID 组的数据安全性 1 3 2 4 维护方式维护方式 一直以来存储系统的管理就是一个长期困扰用户的一个难题 尤其是高端存储系 统 很多厂商都建议用户购买更多的原厂服务 请厂家的工程师进行维护与管理 这 样虽然用户的维护人员管理工作减轻了 但是管理成本却大幅度增加 需要注意的是 这种管理方式通常很难满足用户根据业务需求随时对存储系统进行调整 延误了业务 系统上线时间 HDS USP 磁盘存储系统提供的管理方式非常灵活 简便 通过图形界 面化的管理 用户通过培训后 自己可以对存储系统进行有效的管理 包括创建 RAID 组 划分 LUN 绑定主机系统等方方面面的工作 即节省了管理成本 加速了存储系 统适应业务变化的需求 同时能够提高用户系统管理员的维护水平 1 3 2 5 USP 与异构存储设备的连接能力与异构存储设备的连接能力 HDS USP 通用存储平台通过存储虚拟化的技术 可以实现将不同厂商的存储系 统集合到同一个存储池中 HDS USP 存储平台内部的资源为内部存储资源 与之相连 的其它存储设备上的资源是外部资源 通过该功能 可以使用统一的管理平台实现对 内部和外部存储资源的统一管理 统一分配 可以按照应用系统的性能要求分配相应 的存储资源 从主机的角度看 内部存储资源和外部存储资源功能完全相同 而内部 和外部存储资源之间的数据交换可以通过存储系统本身的数据复制和数据迁移软件来 完成 1 3 2 6 HDS USP 通用存储平台的逻辑分区技术通用存储平台的逻辑分区技术 HDS 在通用存储平台上引入了逻辑分区的概念 这也是目前在存储系统中唯一的 技术 通过这个技术 你可以对通用存储平台进行逻辑划分 最大可以 32 个逻辑虚拟 存储系统 每个虚拟存储系统都拥有独立的主机通道端口 CACHE 磁盘等资源 在 通用存储平台和与之相连的外部存储设备中 通过逻辑分区功能可以使得应用系统的 需求和分配给该应用的资源得到合理的调度和匹配 从而保证应用服务质量 1 3 2 7 系统超大容量与在线扩容系统超大容量与在线扩容 HDS USP 通用存储平台的最大内部容量可达到 332TB 外部容量可以达到 32PB 目前 HDS USP 产品支持 72 GB 转速 15000 转 分 和 146GB 300GB 转速 第 15 页 共 34 页 10000 转 分 三种磁盘类型 HDS USP 产品可装载到 1152 块物理盘 是目前全球最 大的磁盘存储系统 同时 HDS USP 系列产品可以支持在线的升级能力 即低型号的 产品可以升级到高型号的产品 这对用户的投资保护非常重要 第 16 页 共 34 页 1 4 HDS USPV 2007 年 第四代无阻塞交换体系架构年 第四代无阻塞交换体系架构 1 4 1 HDS USP VM 的产品介绍 1 4 1 1 HDS USP VM 存储系统内部架构存储系统内部架构 HDS USP 架构同样采用 HDS 久负盛名的高性能 无瓶颈 的 Universal Star Network 全光纤交换结构 第四代 Hi Star 架 构 Hi Star 全光纤交换式结构是 HDS 公司秉承了多年大型主 机的设计理念 将众多大型主机中的成熟 高效的技术应用于存 储系统之上 在 2000 年推出了第一代 Hi Star 全光纤交换式结构的高 端存储系统 9900 该产品一经推出就受到广大高端用户的肯 定 在存储业界竖立了高性能 高可靠性 高扩展性的高端存储 系统形象 在 2002 年 HDS 公司在原有 Hi Star 结构基础上提高 CSW 的运算能力 增加内部通道数量和带宽 升级前后端控制器上的 CPU 推出了基于 Hi Star II 结构的 9900V 高端存储系统 该系 统的性能 扩展性 可靠性等全面超过 9900 成为 HDS 公司又一个成功的高端存储 系统 在 2004 年 HDS 公司又在 Hi Star II 结构的基础上 推出了第三代全光纤交换 式体系架构 Universal Star Network 并且基于该架构推出了具有划时代意义的 HDS USP 超高端存储系统 该系统性能 扩展性等方面全面超越目前业界已有的高端 存储系统 而且提供了全面的虚拟存储解决方案 使异构存储系统互联互通成为可能 在 2007 年 HDS 公司推出了第四代全光纤交换式体系架构 Universal Star Network 并且基于该架构推出了具有划时代意义的 HDS USP 超高端存储系统 该系 统性能 扩展性等方面全面超越目前业界已有的高端存储系统 而且提供了全面的虚 拟存储解决方案 使异构存储系统互联互通成为可能 这种交换式结构的技术是提供了 点对点 无阻塞 的数据访问 如图所示 在 交换式架构中 最重要的部件是缓存交换模块 CSW 通过 CSW 主机接口控制器 数据 Cache 和磁盘通道控制器连接在一起 数据 Cache 与前后两端控制器之间都能够 构成 点对点 的连接 实现并发通道数量最大 数据通道利用率最高 通过使用交换 式的结构 使 HDS USP 磁盘存储系统具有了良好的扩展能力 前端的主机通道控制器 后端磁盘通道控制器和 Cache 都能够在线的 灵活的进行升级 从而降低了系统升级 的投资 第 17 页 共 34 页 存储系统并发处理能力越高 就意味着可以处理更多的应用系统读写请求 进一 步提高整个系统的性能 1 4 1 2 HDS USP VM 的性能指标的性能指标 项目 HDS USP VM 主机接口控制器 3 对主机接口控制器板 8 16FC 接口 对 最大 48 个 FC 口 磁盘接口控制器 1 对磁盘接口控制板 8 FC 环路 对 共 8 个 4Gbps 内部磁盘接口 可选 2 对 CHIP 板 共 32 个 4Gbps 外部磁盘接口 Cache 数据缓存 2 Cache 板 64GB 板 共 128GB Control Memory 控制缓 存 4GB 16GB Cache Switch2 存储系统 CPU 数量 32 颗 64 bit RISC 芯片 系统内部最大盘包数 240 个内部磁盘 96PB 外部磁盘 系统内部最大裸容量 使用 400GB 磁盘 90TB 内部 96PB 外部磁盘 IOPS120 万以上 缓存镜像写 支持镜像写 支持 RAID5 方式 3D 1P 和 7D 1P 支持 RAID0 1 方式 2D 2D 和 4D 4D 系统单故障点 没有 1 4 2 HDS USP V 的产品介绍 1 4 2 1 HDS USP V 存储系统内部架构存储系统内部架构 HDS USP V 架构同样采用 HDS 久负盛名的高性能 无瓶颈的 Universal Star Network 全光纤交换结构 第代四Hi Star 架构 Hi Star 全光纤交换式 第 18 页 共 34 页 结构是 HDS 公司秉承了多年大型主机的设计理念 将众多大型主机中的成熟 高效的技术应用于存储系统之上 在 2000 年推出了第一代 Hi Star 全光纤交换式结构的高端存储系 统 9900 该产品一经推出就受到广大高端用户的肯定 在存储业界竖立了高 性能 高可靠性 高扩展性的高端存储系统形象 在 2002 年 HDS 公司在原有 Hi Star 结构基础上提高 CSW 的运算能力 增 加内部通道数量和带宽 升级前后端控制器上的 CPU 推出了基于 Hi Star II 结构的 9900V 高端存储系统 该系统的性能 扩展性 可靠性等全面超过 9900 成为 HDS 公司又一个成功的高端存储系统 在 2004 年 HDS 公司又在 Hi Star II 结构的基础上 推出了第三代高端 产品 USP 成为整个行业里里程碑的产品 在 2007 年 HDS 公司进一步推出了第四代全光纤交换式体系架 构 Universal Star Network 并且基于该架构推出了具有划时代意义的 HDS USP V 超高端存储系统 该系统性能 扩展性等方面全面超越目前业界已有的 高端存储系统 而且提供了全面的虚拟存储解决方案 使异构存储系统互联互 通成为可能 这种交换式结构的技术是提供了 点对点 无阻塞 的数据访问 如 图所示 在交换式架构中 最重要的部件是缓存交换模块 CSW 通过 CSW 主机接口控制器 数据 Cache 和磁盘通道控制器连接在一起 数据 Cache 与前后两端控制器之间都能够构成 点对点 的连接 实现并发通道数 量最大 数据通道利用率最高 通过使用交换式的结构 使 HDS USP V 磁盘存 第 19 页 共 34 页 储系统具有了良好的扩展能力 前端的主机通道控制器 后端磁盘通道控制器 和 Cache 都能够在线的 灵活的进行升级 从而降低了系统升级的投资 存储系统并发处理能力越高 就意味着可以处理更多的应用系统读写请求 进一步提高整个系统的性能 1 4 2 2 Cache 的设计的设计 高端存储系统中除了要有高性能 高扩展性的结构外 Cache 的设计将直 接影响到存储系统的性能表现和可靠性 首先 HDS USP V 的 Cache 设计中采用了 Cache 写镜像技术 即将 Cache 板分别至于两个互为备份的控制区域内 在响应读操作时这两个控制区域中的 Cache 在是独立响应的 在进行写操作时 当数据写入任何一个控制区域中的 Cache 时 同时会在另外一个控制区域中的 Cache 中保留一份镜像数据 直到 这些数据被写入硬盘 这种设计一方面确保在 Cache 中的数据的安全可靠 无论哪一个控制区域 中的 Cache 出现问题 另外一个控制区域中都保存着对方 Cache 中未写入硬盘 的数据 另一方面在进行在线的 Cache 升级时 HDS USP V 磁盘存储系统都能 够支持便捷 快速的升级方式 做到升级时对系统影响时间最短 其次 HDS USP V 磁盘存储系统为了有效的提高读 Cache 的效率和减少 Cache 中的寻址时间 将数据 Cache 和控制 Cache 分离开来 独自承担不同的 任务 数据 Cache 中包含应用系统的读 写数据 控制 Cache 中包含数据在数据 Cache 中的位置信息 逻辑卷信息 配 置信息等 第 20 页 共 34 页 控制 Cache 中的众多信息中 数据的 Cache 位置信息非常重要 主机通道 控制器通过获取这些位置信息缩短在数据 Cache 中的寻址时间 提高了数据访 问速度 另外 如果控制 Cache 中没有主机要访问的数据的位置信息时 就说 明该数据并没有在数据 Cache 中 此时控制 Cache 将向磁盘通道控制器发送请 求 将该数据从硬盘写入至 Cache 并且更新控制 Cache 中的位置信息 我们 试想一下 如果没有控制 Cache 所有的 I O 操作请求都集中在 Cache 中处理 Cache 越大 寻址时间越长 最终导致系统性能下将 1 4 2 3 RAID 保护方式保护方式 磁盘存储系统最基本的功能就是保存数据 自从 80 年代初 RAID 技术产生 以来 使用 RAID 技术进行磁盘的容错保护就成为磁盘存储系统的一个工业标 准 HDS 公司在设计其第一代高端存储系统时就已经采用了复合工业标准的 RAID 技术 并且一直将这一技术应用于随后推出的各个存储系统中 在 HDS USP V 磁盘存储系统中 支持的 RAID 方式有 0 1 5 6 HDS USP V 系列产品对 RAID 保护技术也进行的增强与灵活选择 在 RAID 0 1 保护方式下 一个 RAID 组可以由 4 块或 8 块物理盘组成 2D 2D 或 4D 4D 这样可以达到更高的性能 同时 HDS USP V 还提供由 4 块或 8 块组 成的物理盘支持 RAID 5 保护方式下的 3D 1P 7D 1P 其中 7D 1P 的 RAID 5 方式可以极大的提高磁盘组的利用率 87 5 节约了盘组投资并可同时 提高大文件处理方式的性能 6D 2P 的 RAID6 方式主要是针对使用 300GB 硬 盘 以提高 300GB 硬盘 RAID 组的数据安全性 第 21 页 共 34 页 1 4 2 4 维护方式维护方式 一直以来存储系统的管理就是一个长期困扰用户的一个难题 尤其是高端 存储系统 很多厂商都建议用户购买更多的原厂服务 请厂家的工程师进行维 护与管理 这样虽然用户的维护人员管理工作减轻了 但是管理成本却大幅度 增加 需要注意的是 这种管理方式通常很难满足用户根据业务需求随时对存 储系统进行调整 延误了业务系统上线时间 HDS USP V 磁盘存储系统提供的 管理方式非常灵活 简便 通过图形界面化的管理 用户通过培训后 自己可 以对存储系统进行有效的管理 包括创建 RAID 组 划分 LUN 绑定主机系统 等方方面面的工作 即节省了管理成本 加速了存储系统适应业务变化的需求 同时能够提高用户系统管理员的维护水平 1 4 2 5 USP V 与异构存储设备的连接能力与异构存储设备的连接能力 HDS USP V 通用存储平台通过存储虚拟化的技术 可以实现将不同厂商的 存储系统集合到同一个存储池中 HDS USP V 存储平台内部的资源为内部存储 资源 与之相连的其它存储设备上的资源是外部资源 通过该功能 可以使用 统一的管理平台实现对内部和外部存储资源的统一管理 统一分配 可以按照 应用系统的性能要求分配相应的存储资源 从主机的角度看 内部存储资源和 外部存储资源功能完全相同 而内部和外部存储资源之间的数据交换可以通过 存储系统本身的数据复制和数据迁移软件来完成 第 22 页 共 34 页 1 4 2 6 HDS USP V 通用存储平台的逻辑分区技术通用存储平台的逻辑分区技术 HDS 在通用存储平台上引入了逻辑分区的概念 这也是目前在存储系统中 唯一的技术 通过这个技术 你可以对通用存储平台进行逻辑划分 最大可以 32 个逻辑虚拟存储系统 每个虚拟存储系统都拥有独立的主机通道端口 CACHE 磁盘等资源 在通用存储平台和与之相连的外部存储设备中 通过逻 辑分区功能可以使得应用系统的需求和分配给该应用的资源得到合理的调度和 匹配 从而保证应用服务质量 1 4 2 7 系统超大容量与在线扩容系统超大容量与在线扩容 HDS USP V 通用存储平台的最大内部容量可达到 1PB 外部容量可以达到 247PB 目前 HDS USP V 产品支持 72 GB 146GB 300GB 转速 15000 转 分 和 300GB 转速 10000 转 分 四种光纤磁盘类型和 750 1000GB 转速 7200 转 分 的 SATA 磁盘类型 HDS USP V 产品可装载到 1152 块物理盘 是目前 全球最大的磁盘存储系统 同时 HDS USP V 系列产品可以支持在线的升级能 第 23 页 共 34 页 力 即低型号的产品可以升级到高型号的产品 这对用户的投资保护非常重要 1 4 2 8 建议产品硬件技术指标检索对照表建议产品硬件技术指标检索对照表 项目 HDS USP V CHIP 主机接口控制器14 块 CHIP 板 8 16FC port CHIP 共 224 个 FC 口 ACP 磁盘控制器16 块 ACP 板 4 FC 环路 ACP 共 64 条 FC 环路 Cache 数据缓存8 Cache 板 32GB 板 共 256GB Control Memory 控制缓存 32 GB Cache Switch8 Cache 数据总线带宽 68 GB s CM 控制总线带宽 38 GB s 并发 IO 数量64 256 320 存储系统 CPU 数量128 颗 800MHz 64 bit MIPS 芯片 系统内部最大盘包数 1152 系统内部最大裸容量 使用 1TB1TB SATASATA 磁盘 1PB IOPSIOPS 450 万 缓存镜像写支持镜像写 支持 RAID5 方式3D 1P 和 7D 1P 支持 RAID0 1 方式2D 2D 和 4D 4D 支持 RAID6 方式6D 2D 系统单故障点没有 第 24 页 共 34 页 1 5 HDS VSP 2010 年 第五代无阻塞交换体系架构年 第五代无阻塞交换体系架构 1 5 1 VSP 磁盘存储产品体系架构 VSP Hitachi Virtual Storage Platform 基于第五代 Hitachi Universal Star Network 光纤交换架构 是唯一适