各厂商高端存储产品技术对比

每个供应商的高端存储产品的技术比较目录1背景信息42技术规格清单62.1主要模型指标列表62.2小型模型指标清单73体系结构分析93.1HDS USP V/USP VM体系结构高级集成星型网络体系结构93.2EMC DMX-4/DMX-4 950体系结构113.3 IBM ds 8300 turbo/ds 8100 turbo体系结构落后双控制器体系结构134缓存技术分析164.1HDS USP V/VM缓存技术164.2EMC DMX-4缓存技术174.3IBM DS8000缓存技术175高速缓存并发访问功能比较195.1HDS USP V缓存并发数195.2HDS USP VM缓存并发数215.3EMC DMX-4/DMX-4 950缓存并发数225.4DS8300缓存一致性225.5汇总236IO性能246.1测试结果公开网站246.2DS8300测试结果256.3USP V测试结果266.4比较266.5DMX-4/950测试结果267存储虚拟化整合技术277.1HDS USP V/USP VM虚拟化277.2IBM和EMC虚拟化技术288存储分区技术309动态供应技术3210每个供应商的停机记录3411HDS向客户承诺的系统可靠性361背景信息存储(即智能磁盘阵列)已成为企业IT支持系统的重要组成部分。目前全球公认的主要存储解决方案提供商主要是HP、EMC、IBM等。这几家主要供应商向市场提供了两种存储产品系列-高端存储和中端存储-以满足不同级别和规模的应用程序需求，具体取决于技术发展和市场差别。为了更好地选择产品，您需要对每个供应商的产品进行深入分析和比较，作为选择戴尔的重要标准。本文首先分析来自不同供应商的高端存储，然后在其他文件中提供对中端存储的分析。下表详细列出了每个供应商的高端存储机型。产品惠普EMCIBMHDS大XP24000DMX-4DS8700USP V小尺寸XP20000DMX-4 950DS8300USP虚拟机在技术分析之前，先确定关键技术方面，然后比较每个供应商的产品，包括关键指标列表、体系结构、缓存技术、性能、存储虚拟化功能、存储分区和容量动态供应技术。通过每个供应商的知识库和数据表，我们还发现上表中每个供应商的小型和大型型号(如HP XP20000和XP24000)的体系结构和总体功能都相同，并且在系统可扩展性方面(例如前端控制器、后端控制器、缓存和最大磁盘数)运行相同的微码(存储操作系统)。2体系结构分析体系结构决定了产品的本质特征。这意味着，一个产品必须具有良好的平衡体系结构，才能获得高性能的可靠性和可靠性。2.1 HP XP系列产品体系结构高级集成星型网络体系结构HP XP系列是高端存储，具有适用于存储系统的混合统一星网络体系结构(usn)和无潜在瓶颈的全结构交换机，如下图所示。在图中，CHA是前端通道控制器，DKA是后端磁盘控制器，SMA是控制缓存，CMA是数据缓存，CSW是内部缓存交换机。HP XP系列技术白皮书列出了USN集成星型网络体系结构的两项关键技术。第一：数据缓存读写使用所有光纤交换机体系结构。交换机体系结构也称为纵横制结构，是高带宽、吞吐量和无阻塞体系结构，已广泛应用于IT行业和通信行业的高端设备。大型UNIX主机(HP Superdome、Sun Enterprise Server 25K、IBM P590等)、以太网核心交换机(Cisco)和存储网络核心交换机，如Brocade、McDataStorage system的关键组件Cache在XP中将整个系统的所有缓存缓存划分为两个单独的部分：数据缓存(在上面的图CMA中可见)和控制缓存(在上面的图SMA中可见)。其中，数据缓存用于存储服务器/主机的读写数据，控制缓存用于存储数据缓存的索引(称为metadata)和系统通信数据的共享区域。存储系统以逻辑方式将数据划分为页面(4K、8K、16K等)，每个页面都具有线性地址(page)。每个读取和写入以page为单位执行，即使只需要读取一个byte，缓存的最后一个读取和写入也以一个page为单位执行。因此，数据缓存最重要的是要求持续高带宽和高吞吐量，而XP将设计为数据缓存读取和写入的交换机结构，这实际上是根据存储系统的特点设计的。O XP24000通过64路1.0625 GB/秒的通道连接，带宽为68 GB/秒(从内部交换机到数据缓存设计)。o从内部交换机到数据缓存设计，XP20000通过8路1.0625 GB/秒的通道连接，总数据缓存带宽为8.5 GB/秒。第二个是使用点对点直接连接技术的控制缓存。如上所述，控制缓存主要用于存储数据缓存的索引和共享通信数据。其中，数据缓存中的索引是具有以下数据结构的二进制表：磁盘数据卷上的块的地址数据高速缓存中数据块的地址从小规模上看，服务器对存储进行一次读取和写入的详细过程如下：业务软件数据库读取数据库表记录读取数据库基础上读取逻辑卷的块操作系统卷管理软件演变为读取数据卷的块XP24000 LUN在page XP24000控制缓存中查找索引检查数据页是否在数据缓存中。如果返回非零值，则数据位于数据缓存中，此读取操作将读取命中read hit是。如果返回值为0，则此操作为read miss，表示系统将该块page ID写入共享缓存，并通知后端磁盘控制器将数据块读取到数据缓存中。XP任何操作都需要访问控制缓存。控制缓存的读取和写入具有以下特征：o每个访问控制缓存的数据量很小。通常是长整数(页面id)。o由于一次数据读取和写入，可以多次控制对缓存的读取和写入，因此具有很高的读和写并发性。o控制缓存还包含许多存储控制器之间的通信数据，但每次访问的数据量不是很大。o因此，缓存控制的技术要求是控制器具有更多通道来控制缓存，并且每个通道的带宽不必太大。XP根据此设计原则，将控制缓存的读写设计为对等直接连接结构。V XP24000通过4路150MB/s路径直接连接到每个控制缓存卡，因此在包含32个控制器的系统中，设计使用4*32*2=256路150MB/s通道，总带宽为38.4gb/s。V XP20000每个控制器通过2-way 150MB/s路径直接连接到每个控制缓存卡，因此具有8个控制器的系统总带宽为4.8gb/s，通过2*8*2=32-way 150MB/s的通道。结论HP XP使用数据缓存交换机结构，控制缓存点对点直接连接结构是访问和管理存储系统数据的最佳特征，而此集成星型网络结构是最可靠、最平衡、最先进、性能最高的体系结构。这比不上其他厂商。2.2 EMC DMX-4/DMX-4 950体系结构EMC高端存储系统2机型DMX-4/DMX-4 950使用相似的结构，但有所不同。在说明DMX-4 950结构的区别之前，我们先分析一下DMX-4的结构。DMX-4采用了DMX结构，即直连矩阵结构直连矩阵体系结构。EMC是否将此点对点DMX体系结构称为比业界真正标准的CrossBar高端系统体系结构更好的体系结构“高级”体系结构，完全消除了系统带宽瓶颈？我们分析一下实际情况吧。下图显示了DMX体系结构图。如图所示，DMX结构主要说明如下：8个缓存卡点到点直连前端8个不同的通道控制器，总共64个连接路径：8个后端磁盘控制器也直接连接到8个缓存，共64个连接通道。这里最重要的一点是，所有通道和磁盘控制器都连接到图中显示的名为“Control and Communication Signals”的卡。此卡实际上是Multiplexer。什么是Multiplexer？事实上，DMX-4/DMX-4 950是用于控制多个通道控制器和磁盘控制器访问同一缓存卡时可能发生的冲突的多路转换器。现在很多人都不知道Multiplexer是什么。这些“多路复用器”实际上也用于早期IBM大型机使用的SNA网络，并且直到网络交换机出现后才从市场中删除。Multiplexer是一种原始、低多路传输设备，与交换机技术和交换机相比，延迟和效率极低，仅适用于数据量较小的特定控制信号，如果用于存储系统来控制多通道缓存卡冲突，高端存储系统的可靠性和稳定性将难以适应不断提高的要求，并自行席卷市场。此外，DMX-4 950只有两个缓存卡，前端通道控制器与后端磁盘控制器共享一个控制器，共享一个带宽，因而带宽小，这极大地提高了此产品的可靠性和性能。相比之下，HDS USP VM中的所有控制器彼此独立，并且不是共享同一控制器。2.3 IBM DS8000体系结构过时的双控制器体系结构DS8000系列(IBM称其为高端存储系统)使用企业存储系统中使用的通用双控制器体系结构。因此，很多第三方分析家将DS8000定位为高端可扩展的中端存储产品。请看下图。来源：IBM DS8000 RedbookDS8000基本上是两个简单IBM p570小型机的控制器，使用两个共享内部总线(RIO-G loop)的双控制器共享总线结构。此结构是用于多供应商中端存储(HDS AMS1000、EMC CLARiiON CX3-80和IBM DS4800)的典型中端存储体系结构。看看有什么不同？因为体系结构决定系统的级别和定位，所以许多第三方独立咨询机构将DS8000产品定位为中端存储产品是最根本的原因。HDS AMS系列存储系统体系结构图简而言之，DS8000是运行简化的UNIX操作系统和阵列控制软件的两个简单p570，它包含共享总线、插件接口卡和多个磁盘。特别是在两台p570上运行的UNIX lite和阵列控制软件不是存储系统的微码，而是常规服务器上的群集软件和相关应用程序软件，其运行效率和响应速度都不能满足存储系统对微码的要求。DS8000很难通过存储系统的微码满足这些要求，这些存储系统包括相关的存储软件功能(如数据本地复制克隆快照、远程数据复制等)，并要求服务器/主机访问数据的请求简单、高效、快速和连续完成。更重要的是，这个设计最致命的是影响系统的可靠性和稳定性。众所周知，双系统热备盘群集技术通常可以在出现满足业务需求的小机型故障的情况下，在有限的时间内将业务切换到其他小机型。但是，此有限时间是非常优化的应用程序系统，从分钟级别到，通常需要5分钟以上。5分钟不仅可以在服务器上承受，而且只能影响此服务器上的工作。但是，对于存储系统，尤其是高端存储系统，这几乎是致命的。存储系统是业务IT支持平台的最中心设备，在数据集中化趋势日益明显的情况下，大量客户可以将所有业务整合到一个存储系统中。此高端存储系统必须支持所有服务器和主机，每秒可能发生数百或数千个I/o，如果DS8000上发生p570故障，系统必须在几分钟后将此部分切换到另一个p570。系统、大量业务服务器/主机发生了什么，整个企业前端业务发生了什么？尊敬的顾客，您敢使用吗？中端阵列使用实时系统微码，而不是DS8000。例如，HDS AMS1000使用VxWorks的交换时间(以毫秒为单位)，而不影响前端服务器的读取和写入。这是客户反映的IBM DS8000不稳定的根本原因。3dcache技术分析存储系统上的数据最终存储在多个磁盘上。磁盘的读取和写入本质上是机械过程，因此比CPU速度慢1到2倍左右。因此，对于存储系统，一方是服务器/主机高速请求，另一方是磁盘低速读取和写入，因此必须通过相应的部件和技术来协调这种高低矛盾。此部件和技术就是缓存和缓存管理技术。本部分重点分析每个供应商的缓存管理技术。3.1 HP XP20000/XP24000高速缓存技术XP20000/XP24000在缓存设计中拥有多项专利技术。如下图所示。XP使用控制缓存、控制链接和数据缓存以及数据链接分离设计技术。HP实现了集中式缓存设计控制缓存与数据缓存的中央索引相同。XP具有两个独立的控制缓存卡，可提供无单点故障的镜像保护。在执行读写操作之前，控制缓存，以便从数据缓存的线