IBM高性能计算存储解决方案建议书final.doc

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1、SAN存储助力集群式高性能计算架构高性能计算DS5000存储方案建议书高性能计算DS5000存储方案建议书 高性能计算DS5000存储方案建议书目 录第1章为什么独立存储更适合高性能计算11.1高性能计算的集群化趋势11.2为什么采用SAN独立存储进行集群式高性能计算11.3IBM 集群式高性能计算解决方案概述21.4IBM 集群式高性能计算方案价值4第2章高性能计算解决方案说明62.1高性能计算集群技术方案介绍62.2存储服务器技术方案说明72.3DS5000 高性能计算方案说明82.4DCS9900 高性能计算方案说明122.5BladeCenter高性能计算方案说明152.6集群系统相关

2、软件介绍16第3章为什么IBM是高性能计算领域之最佳的合作伙伴193.1IBM 全球领先的高性能计算平台技术，帮助您实现计算能力目标193.2高性能计算集群方案优势203.3IBM BladeCenter解决方案优势243.4IBM存储系统部优势25第4章IBM中国公司简介27目录第1章 为什么独立存储更适合高性能计算1.1 高性能计算的集群化趋势在信息科学领域半个多世纪的发展历史中，高性能计算一直代表了当时技术的制高点，并成为理论科学和实验科学以后科技创新的主要工具。在过去十年中，高性能计算技术正处于创新的高峰期，其处理速度和总体计算能力的发展远高于摩尔定律描绘的芯片技术的发展速度，在近期刚

3、公布的最新一期全球超级计算500强榜单中，第500名的实测浮点运算能力为5.92万亿次（峰值9.99万亿次）。在应用领域，一些传统领域和高性能计算结合的新兴交叉学科不断涌现，如计算化学、计算物理、生物信息学等，这也为我国计算技术的研究提供了跨越式发展的良好机遇。在高性能计算领域，我国总体上较为落后于发达国家，在应用和教育方面的差距尤为严重。差距是挑战，更是发展空间和机遇。我国政府为应对国际金融危机加大投入拉动内需的重大举措，必然使我国信息化建设提速，激发有关行业对高性能计算机的需求：金融行业规避风险需要提升预测分析能力，高性能计算是重要手段；超级计算是精确地震预报、灾害天气预报的主要手段；此外

4、，在应对能源和自然资源枯竭危机、环境污染、疾病威胁等人类面临的重大问题的进程中，在探索宇宙、物质和生命现象奥秘的过程中，高性能计算扮演着极为重要的角色。这些都为我国高性能计算中心的发展提供了极大的机遇。同时，在当前的经济危机影响下，计算中心更面临如何以更少的资源投入提供更高计算性能的巨大挑战。要把握机遇，高性能计算中心需要不断挑战和突破新的计算能力。为了实现更强的计算和分析海量数据的能力，满足由于快速计算所带来的临时计算数据对存储的较高的持续带宽要求。随着计算体系结构和计算能力的变化，传统的基于主机的存储架构成了新的瓶颈。于是，作为后起之秀的Linux 集群系统，吸取了SP大规模并行机的诸多优

5、势，并且将SP上的优秀的系统管理软件和并行处理方面的程序移植到Linux 集群系统上，如并行系统管理软件PSSP和通用并行文件系统GPFS等，从而使Linux 集群系统不仅能在并行运算方面的性能得到保障，增强了集群系统的可管理性，而且采用具有高可用性的IBM xSeries服务器，可以大大降低成本。近年来，高性能计算已经由传统的大主机方式逐渐向集群方式转变。在TOP500排行榜中，采用集群方式的高性能计算系统处于快速壮大之中。1.2 为什么采用SAN独立存储进行集群式高性能计算随着科技与应用的高速发展，高性能数据计算，广播级视音频数据处理，数据挖掘、在线交易处理等应用驱动着TB级的数据爆炸。同

6、时，数据量的增加，带来了针对数据的管理，共享，分布，保护等实际需求，市场要求存储厂商不断推出适合需求的解决方案和产品。传统的服务器客户机网络结构在性能、可管理性、连接性等方面都达到了极限，而SAN是解决这些问题的理想方案。一方面，今天的高性能计算环境不仅打破了几十年来Teraflop性能难以提升的困境，而且还以比单个大型超算计算机远低得多的成本来实现这一突破。 当数据内容和应用变得更复杂和先进时，存储就更需要突飞猛进。当集群进行每秒万亿次计算时，如何管理那巨大的数据卷是一个问题。 最近数年来，处理性能的快速提升也要求存储网络的性能也要得到相应的快速同步发展，这也是为何基于SAN的独立存储架构能

7、够凭借高扩展的特性进入到高性能计算领域的原因之一。两一方面，现实应用中的高性能计算系统，计算节点动辄几十个，往往多达成千上百个。通过计算节点的扩展增加、硬件升级等手段使得集群系统的处理能力能够进一步增强，运算时间进一步缩短，这就对I/O环节的处理能力提出了挑战。但是连接存储设备的I/O节点个数通常有限，通过提高存储网络的速度和存储体本身的处理能力，能够显著提高I/O节点与存储设备之间的数据交换能力，从而提高整个高性能计算系统的计算效率。SAN相关的投资正以每年50以上的速度增长，有超过三分之二的数据管理者在考虑将SAN引入他们的网络环境。1.3 IBM 集群式高性能计算解决方案概述高性能计算大

8、多采用大规模的并行运算，高性能计算机的架构主要以集群为主，整个高性能计算系统在硬件基础架构上包含计算资源、网络资源和存储资源三大部分。在目前主流的采用Linux并行集群架构的高性能计算系统中，计算资源分为计算节点和I/O节点，计算节点负责运行计算任务，I/O节点则负责数据的存储并响应计算节点的读写请求，不同计算资源节点之间通过高速网络进行通信和信息交换。在此次方案中，我们选用的IBM Linux集群系统使用了基于Intel Xeon处理器的刀片服务器节点、成熟的集群管理软件、提供极高的持续带宽保证的存储服务器，集中了最好的IBM高性能设备和技术。不仅能在并行运算方面的性能得到保障，而且增强了集

9、群系统的可管理性和可维护性。采用具有高可用性的IBM xSeries服务器，大大降低了总体成本。在计算节点的选择上，IBM建议采用Blade Center +HS22刀片, IBM BladeCenter 支持最新的Intel和AMD四核处理器,支持业界最快的高达4.0 GHz的Power 6处理器,以及专用于高性能计算的九核Cell处理器。IBM HS22是业界功能最强大的刀片，HS22采用最新的Intel Nahelem处理器,在集成了IBMBladeCenter传统的高可靠等优势的基础上，性能、功耗和虚拟化的功能都比上一代产品有了显著提升。IO节点采用IBM的DS5000和DCS9550

10、/DCS9900，产品有众多的高速后端磁盘通道，能提供极高的持续带宽保证，非常适合做高性能计算环境下持续带宽要求极高的存储服务器，显著提高I/O节点的处理能力：n I/O节点是提供存贮共享的计算机。为了使任务可以并行执行，每台执行任务的计算机必须能够访问同样的数据，本方案存贮节点通过网络共享（NFS）或集群文件系统来确保数据访问的同步。n I/O节点和高性能存储直接相连，并通过自己的Fiber Channel I/O通道将冗余磁盘阵列上的多个分区做成集群并行文件系统GPFS，并向计算节点提供数个唯一路径且全局共享的文件系统。本方案提供高速的文档读写服务给所有计算节点， 特别适合于有可能会产生大

11、文档的高性能应用上。n 方案所用的两个系列存储服务器增加了后端磁盘通道，更适合高性能计算和流媒体应用对持续带宽保证，整体持续带宽性能地更高的要求。1.4 IBM 集群式高性能计算方案价值1.4.1 集群方案价值IBM的Linux 集群解决方案越来越受到众多的研究机构和商家的关注， 在2002年6月的世界高性能计算大会上新评选出的高性能计算500强中，有42个用Intel芯片搭建的Linux集群系统，其中有31个都是采用了IBM的Linux集群系统； 在2003年10月的世界高性能计算大会上新评选出的高性能计算500强中，Linux集群的数量增加到了119个，其中有56个都是采用了IBM的Lin

12、ux集群系统，占到了接近一半的份额。在2006年11月20日刚刚发布的全球高性能计算TOP500中，IBM的集群系统已经增加到236套。n 高性能计算机集群：由刀片服务器、机架式服务器所组成,提供性能价格比最好的方案作为计算节点及I/O节点等不同功能;n 高速互连网络: 采用最新InfiniBand DDR 网卡, 能支持双网络及RDMA功能; 同时,IBM IB网络只需要3跳数,相比友商需要5跳数,网络延迟较少;n 并行文件系统: 可采用GPFS,为全球最快,支持集群系统规模最大的并行文件系统, 最高实测带宽可达134GB/s;n 高可靠性设计: IBM刀片中心双背板设计、 服务器内置RAS

13、功能、 InfiniBand DDR双网络设计、GPFS可靠性功能、LoadLeveler可靠性功能等;n 综合集群管理: IBM刀片中心拥有独特KVM设计, 提供IBM Director管理功能, 支持无盘启动功能等, 整合集群硬件及软件管理;n 绿色节能功能: IBM刀片中心比友商同类产品节能、可选外置水冷机柜门来减少冷却费用、可选PowerExecutive管理软件来设定管理措施;n IBM整体方案：IBM了解百万亿次高性能计算机系统实施的复杂性。因此，IBM方案不但能支持市场中其他开放产品，同时也建议了IBM高性能计算整体方案，（包括GPFS，LoadLeveler，CSM等产品可选）

14、，成熟稳定；n IBM高性能计算机经验：IBM拥有国内外高性能计算机最多TOP500项目成功实施案例，因此，IBM积累了丰富经验，同时在国内所有厂家中拥有最多参于过TOP500项目的技术人员；1.4.2 Blade Center方案价值在HPC领域，从2008年11月公布的TOP500 HPC系统报告来看，有185个系统由IBM公司提供，占总数的37。而在TOP10的HPC统计中，有三个系统由IBM提供。2008年发布的世界最快的计算机,也是人类历史上首次突破每秒千万亿次的计算机就是采用的IBM BladeCenter构建的。IBM BladeCenter刀片服务器能给您带来竞争友商的同类产品

15、所没有的以下优势：n 降低成本：更高的性能、更高的利用率、更高的效率。IBM BladeCenter 刀片服务器平台通过虚拟化及绿色节能技术可以帮助企业在提升IT效率、保护现有的IT投资的同时，有效降低IT系统的用电量和冷却成本，以达到降低企业IT总体拥有成本的目的。n 管理风险：BladeCenter平台久经考验、稳定可靠。IBM BladeCenter平台具有韧性的架构和管理工具可以为企业的IT系统提供安全保障和高可用性。另外，IBM BladeCenter平台丰富的产品组合不仅可以从容面对今天的需求，它强大的扩容能力更可以应对明天业务需求的不断增长。n 改进服务：提供无与伦比的RAS功能

16、和创新的管理功能。IBM BladeCenter平台拥有强大的性能，能够满足日益增长的应用工作负载对企业的要求。而且，IBM BladeCenter平台还可以通过动态的管理工具对不断变化的需求做出快速的响应。这些优势都可以确保IBM BladeCenter 可以为企业有效提升服务水平1.4.3 存储服务器方案价值在2008年6月公布的HPC排名中，在对持续带宽有极度要求的TOP10 HPC系统中，有4个系统选择了DCS作为HPC系统的存储（计算能力分别排名第二，第三，第六以及第九）。运用IBM 的存储系统，可以帮您建立一个完善的、高效的高性能计算集群系统，并给您的计算中心带来如下价值：n 强大

17、的计算能力；n 具有相匹配的节点/CPU内存容量；n 具有高性能的数据存储管理能力；n 具有强大的作业吞吐能力和具有先进的并行作业管理能力；n 具有完善的高可靠性和高可用性设计；第2章 高性能计算解决方案说明2.1 高性能计算集群技术方案介绍在IBM 在集群系统产品(包括机架服务器和刀片服务器)中采用了大量的先进技术，这些技术有的最早使用在IBM传统的主机系统（Mainframe）和小型机系统上。正是这些先进的技术为IBM的集群系统提供了企业级的处理能力、扩展能力、高可用性、高可管理性和服务。使IBM集群系统一经推出，就受到好评，广泛运用到各行各业中去。为客户提供了不仅仅是高性能价格比的产品，

18、同时在高可用性和安装管理维护方便等方面都有突出的表现。具体的讲，IBM的Linux集群系统解决方案有如下的先进技术：IBM Linux 集群采用的先进技术服务处理器(Service Processor)IBM Service Process 是固化在主板上的专用服务处理芯片，在相应软件的配合下（如CSM，xCAT 等系统管理软件），监视每台服务器的硬件运行状况，系统管理员能够根据其提供的信息，快速作出反应，帮助及时发现和解决问题。可以采集到CPU、内存、硬盘、电源、风扇和稳压模块等硬件的信息，实时发出预警信息，实现预故障分析；能够远程控制节点的部分硬件（如通过命令实现对节点的远程开机、关机和重

19、新启动等操作）。xCAT管理软件由IBM专业技术人员开发的用于IBM xSeries服务器上的Linux集群系统管理软件，供用户使用，其功能主要有现如下几点：系统并行安装和配置；通过命令实现对节点的远程开机、关机和重新启动等操作；监视和控制硬件状态，尤其是提供予故障的分析;支持运行远程命令(dsh,ssh）；支持用户帐户的统一管理；方便的软硬件错误诊断及错误自动记录；管理和同步所有节点的配置文件光通路诊断(Light Path Diagnostics)“光通路诊断”是一套完全基于主板光纤传输的诊断系统，可以精确地定位系统硬件中的隐形故障，帮助系统管理员进行故障定位，完成许多以前只能平经验完成的

20、工作。集群中每个节点上都有这个帮助诊断硬件故障的装置，可帮助诊断CPU、风扇、电源模块、内存、硬盘等发生的故障，方便系统维护，提高系统整体运行时间。Chipkill内存技术使内存的校验位增长到4位，从而大大提高了可靠性。通用并行文件系统GPFSGPFS也是从IBM大规模并行机SP上继承下来的，用于提高文件访存的效率，提高I/O访问的性能和文件系统的高可用性。2.2 存储服务器技术方案说明HPC需要一个能够连接处理器和I/O节点的高速系统，这个系统不仅具备卓越的本地I/O总线处理能力，还要有远程消息传输通道。而独立于主机操作系统和处理器平台的I/O系统也能有助于性能提升。方案运用了SAN、nfi

21、niBand网络技术、GPFS 共享文件技术，不但具有足够的便于管理的特性，还能提供极高的存储网络性能。2.2.1 SAN技术已经具备了良好的灵活性和开放标准基础，对于SAN的研究越来越多的集中于找到I/O和计算节点最佳性能的结合点。SAN特别适合使用在运行科学计算和工程应用的大规模集群上。当然，也不排除一些集群仍然采用低速共享I/O协议（如NFS），而低速的I/O将限制集群的处理速度和吞吐量。使用多个文件服务器（NAS）来支持巨型集群将增加费用、复杂性和管理环境难度。当面向数据密集型的应用时，简单地增加更多的存储不仅是困难的，更是破坏性的。当新的卷和mount point被添加时，文件服务器

22、上的容量和带宽的平衡被打破，必须再次进行平衡。2.2.2 InfiniBand网络技术由于InfiniBand具备高通信效率、低MPI（并行处理接口）延迟和良好的带宽容量的优势，并以可接受的成本实现了把应用扩展到数千个计算节点。因此计算网络采用Infiniband连接技术，结合后端的存储网络的SAN技术，再加上成熟可靠的并行集群文件系统（如GPFS等），已经成为HPC领域集群计算的一种趋势。2.2.3 GPFS技术和SAN日益普及的应用趋势类似，通用处理器和集群文件系统也都在HPC应用中得到广泛应用。IBM的GPFS就是这样的一种为集群应用提供并行计算的文件系统，该文件系统的使用能降低集群计算

23、的成本和复杂性。 GPFS是IBM公司的共享文件系统，起源于IBM SP系统上使用的虚拟共享磁盘技术（VSD）。作为这项技术的核心，GPFS是一个并行的磁盘文件系统，它保证在资源组内的所有节点可以并行访问整个文件系统；而且针对此文件系统的服务操作，可以同时安全地在使用此文件系统的多个节点上实现。并且GPFS允许客户共享文件，而这些文件可能分布在不同节点的不同硬盘上；它提供了许多标准的UNIX文件系统接口，允许应用不需修改或者重新编辑就可以在其上运行。GPFS也支持UNIX文件系统的工具，即：用户可以像使用普通文件系统一样使用基于GPFS的文件系统，唯一不同的在于管理GPFS文件系统的命令。GP

24、FS提供的文件系统操作服务可以支持并行应用和串行应用，它允许任何节点（这些节点属于同一个节点组）上的并行应用同时访问同一个文件或者不同的文件。GPFS通过将读写操作分布到多个磁盘上，大大增加了文件系统的带宽；通过整个系统的负载均衡避免了某个磁盘过大的读写，从而提高系统的性能；GPFS通过一套信令管理机制提供数据一致性；GPFS是一种日志文件系统，为不同节点建立各自独立的日志。日志种记录metadata的分布，一旦节点发生故障后，可以保证快速恢复数据，从而保证数据的安全性；并且通过GPFS，系统资源可以动态调整；可以在文件系统挂载情况下添加或者删除硬盘，使文件系统有很好的扩展性。2.3 DS50

25、00 高性能计算方案说明2.3.1 DS5000 体系架构说明DS5000在设计之初已经考虑并兼顾了二种应用对存储的要求，既有相对较高的缓存（32GB），后端也有16条4Gbps的磁盘通道设计，这就保证了DS5000无论是在商业应用领域（IOPS应用类型），还是在高性能计算领域（持续高带宽应用类型），都有着非常卓越的性能表现。现在让我们先来看看DS5000的体系架构。如图所示，四个4Gb磁盘通道芯片（每控制器二个）后连8个交换模式的互连芯片，组成16条磁盘通道，形成8个环路对，从而保证了DS5000存储在高性能能计算时有优越的持续带宽性能。DS5000的持续带宽高达6.4GBps(缓存读写与磁

26、盘读性能)，即使在忽略了缓存的磁盘写情形下，其持续带宽也高达5.3GBps。2.3.2 DS5000独特的高性能计算存储性能优势：n n第七代企业级控制器技术，XOR运算由专有的硬件ASIC芯片完成，从而保证卓越的性能n n可以现场替换的HIC（主机接口卡）每控制器2个初始版本支持4Gb/8Gb FC HICs (共16 个主机接口) 未来10Gb ISCSI HIC卡支持n n16个4 Gb/s FC 磁盘驱动器通道，最多可支持448 个FC/SATA 磁盘驱动器n n 高达32GB专用缓存(每控制器16 GB) 每控制器支持4GB、8GB、或16GB缓存专用的缓存镜像通道提供稳定的缓存备份

27、，缓存数据落地写盘到USB闪盘，防止突然断电导致数据丢失，另加72小时的缓存电池保护可以现场升级n n支持RAID 6, 5, 3, 10, 1, 0 n n提供两个性能级别（基本和高级）并支持现场升级 n n企业级的服务和支持由IBM提供DS5000系列产品的安装及24x7x4的维修服务。方案实施及热线技术支持服务为可选。n n可平滑升级，实现投资保护DS5000系列能够支持未来增强技术和升级扩展（固态硬盘驱动器、10Gbps iSCSI卡，8Gbps光纤通道卡，磁盘加密功能等）的平台。 n n投资保护 DS5000系列支持连接现有的EXP810磁盘扩展柜，无需支付额外费用。2.3.3 DS

28、5000高性能计算专有技术说明DS5000系列提供了前所未有的行业领先技术。它的第七代架构为提升性能、实现快速响应提高生产力、改善客户满意度和达到SLA要求而进行了优化。DS5000系列也同样适合交易型的应用，如数据库和联机事务处理，以及吞吐量密集型应用，如高性能计算和流媒体应用。DS5000系列的线性扩展能力所带来的性能提升，使其可以满足最苛刻的应用和发展需求。DS5000以高可靠性和高可用性为目标，提供部件冗余、自动故障路径切换和灵活的在线配置、重构和维护能力，确保您的数据全天候可用。DS5000系列也可保护存储的数据的安全：n n使用DACstore 技术在每一个磁盘驱动器上存储配置信息

29、的元数据n n使用Proactive Drive Health Monitoring(PDHM)技术，对故障磁盘预警n n使用RAID 6技术避免因2块硬盘同时发生故障导致的数据丢失n n提供持续的高速缓存备份功能，确保在掉电情况下，高速缓存中的数据仍是安全的IBM DS Storage Manager软件提供了其它产品无法比拟的配置灵活性，以确保 DS5000系列存储系统得到合理配置，满足应用程序对LUN的要求。当需求发生变化要对磁盘驱动器做重新部署时，DACstore技术可保证数据不受损。它还允许在同一个系统中同时利用高性能和高容量驱动器创建分层的存储系统。DS5000系列的性能在IOPS

30、和吞吐量方面有着良好的表现。广泛的灵活性使得 DS5000系列可以支持并发的、多种工作量和应用需求，实现存储整合。 DS5000系列存储系统上使用的控制器固件与其它IBM控制器相同，IBM在所有基于DS Storage Manager的系统上提供同样的功能、特点以及管理接口。该统一性，降低了管理复杂度，提供集中的管理，进而降低了总体拥有成本（TCO）。而且，DS5000系列存储系统延续了良好的投资保护的优良传统。通过使用独特的 DACstore 技术，DS 存储管理软件在每一个已配置的驱动器上保存配置信息的元数据，并且在所有系统中都采用相同的方式。这一独特的设计为驱动器提供了可移植性。无论系统

31、需求如何改变，你都可以进行驱动器级别的重新配置，以及控制器级别的升级。为了改善通道的利用率，你可以在存储系统内迁移驱动器，你甚至可以将整个卷组（Volume Group）移植到另一台IBM存储系统。此外，可以轻松地将低端的IBM 存储系统升级到高性能的IBM存储系统，而且在每一种情况下，所有配置信息和用户数据都会完好保存在硬盘驱动器上。2.3.4 DS5000高性能计算方案价值特 性价值灵活、可更换的主机接口（初始 4Gb/s FC） 当客户的基础架构变化时可现场更换 充分利用现有的投资，同时为将来做好计划 提供独特的投资保护和生命周期寿命行业领先的性能 支持要求最苛刻的服务水平协议 （SLA

32、） 并通过增长保持 SLA 非常适合于整合和虚拟化等拥有并发工作负载的环境线性可扩展的 IOPS 性能 通过增长保持 SLA 每增加一个新驱动器总体 IOPS 性能便会提升均衡的性能 DS5000系列在 IOPS 和MB/s 方面同样表现超凡，并且可以支持拥有广泛性能要求和最苛刻 SLA 的应用程序 非常适合于拥有不同工作负载和应用程序需求的数据仓库、整合和虚拟化环境 可以同时支持数据库和 OLTP 等事务应用程序以及 HPC 和富媒体等吞吐量密集型应用程序针对 RAID 奇偶计算的自定义 XOR 引擎 可以高效地处理计算密集型的奇偶计算，从而带来卓越的基于磁盘的性能，是 RAID 5和 RA

33、ID 6配置的理想之选支持多种RAID级别，包括RAID6 为业务关键数据提供高可用性和安全性 可以灵活地配置系统，以满足不同的服务等级冗余的热插拔组件 通过支持在不停止 I/O 的情况下更换组件保持数据可用性多达 448个 FC或 SATA 驱动器 支持最苛刻的容量要求 可以混用 FC和 SATA 磁盘驱动器 将 FC磁盘分配给要求高性能并拥有高 I/O 速率的应用程序，而将相对低廉的 SATA 磁盘用于性能要求较低的应用程序，从而在单个系统中实现分层存储DS存储管理软件 功能丰富的管理软件可以支持最高的利用率和不间断的数据可用性 配置灵活性支持自定义的 LUN 调节以确保最高性能或利用率

34、集中管理所有本地和联网的基于 DS Storage Manager 的系统 通过一个集中的界面实现快速的存储配置和监视 可在不中断数据访问的情况下配置卷、进行日常维护以及添加新机箱和容量支持动态扩展 可以联机为新的主机组或现有的卷提供未使用的存储空间，并随需提供额外的容量。 可以消除由于增长、重新配置或调节所引起的应用程序中断多达 512个分区 可以提供足够的分区以便有效地支持大规模的整合或虚拟化环境，从而帮助降低硬件和存储管理成本完全集成的复制特性 多种选项使管理员能够最佳地满足其复制需求 本地或远程副本可以用于文件恢复、备份、应用程序测试、数据挖掘或灾难恢复支持异构开放式操作系统 支持 M

35、icrosoft Windows、UNIX 和 Linux 系统，使 DS5000系列存储系统可以在任何和所有的开放系统环境中运行2.4 DCS9900 高性能计算方案说明DCS系列存储产品可以在多个方面进行大范围的线性伸缩和扩展，包括性能。连通性、容错和容量各个方面。DCS能够无缝的结合到现有的服务器工作站结构中或SAN中以充分提高原来系统的性能，可用性和易管理性。DCS使无论部门级还是企业级用户，都可以得到前所未有的可靠性、存储性能、存储扩展能力、和最低的运行成本。2.4.1 DCS9900 体系架构说明DCS9900是专为高性能计算和富媒体应用而开发的存储系统，拥有目前市场同级别存储设备

36、中相同应用环境中最高的性能指标和相同成本条件下最高的利用率。而DCS的可靠性和管理功能设计为产品在高带宽需求的应用环境中的稳定使用提供了保证。如图所示，DCS独特的体系架构保证了其在多种极端要求的情况下，仍能提供卓越的性能。每个控制器都有独立的10条磁盘通道连接到每个磁盘。20条磁盘通道（双控制器）就像20个“超级吸管”，源源不断地从后端磁盘吞吐数据，从而达到极高的存储性能，特别是持续高带宽保证。另外，DCS9900提供8个IB 4X DDR（InfiniBand）接口，从而保证DCS9900可以直接接入HPC计算网络而无需通过I/O节点提供存储服务。这就意味着一旦计算网络采用了高带宽的IB连

37、接技术，DCS9900和每个计算节点都可以通过IB交换机直接连接，从而避免了I/O节点瓶颈的限制。2.4.2 DCS9900 高性能计算特性说明DCS系列存储是业内能提供极端密度、极端性能、极端吞吐量、以及极端扩展性的高性能存储。DCS9900存储的特点主要表现在：1) 性能 DCS9900其持续稳定吞吐量在FC或SATA存储介质环境中均可以达到6GB/s，并且在内部故障恢复状态下性能没有下降。2) 可扩展性 DCS9900控制器可以提供6GB/s的持续带宽性能和高达1.2PB的存储容量。并且由于其独特的PowerLUN和HPPT技术，使得主机无需进行操作系统级的LUN带区绑定就可以获得超高性

38、能的逻辑存储单元。同时DCS9900兼容于所有主流操作系统平台，包括UNIX,Linux,Sun,AIX,SGI,Mac和Windows等。这些性能奠定了DCS在大规模集群、跨平台异构、并行文件系统等高端应用领域的首选地位。3) 可靠性与高可用性 DCS9900产品通过其先进的结构设计满足了各种高安全级别计算环境对可靠性的要求。其全并行式管道结构和全冗余架构为系统提供了极高的可用性，诸如盘阵故障、内存故障、磁盘环路故障这些常见问题都不会影响系统正常的读写操作；DCS9900后台的高带宽设计使得故障硬盘重建对系统性能的影响降到最低；独特的“on-the-fly”校验算法在每一次读写操作过程中均进

39、行完整的数据校验计算，使得数据完整性得到了最大程度的保护这一功能对SATA存储介质尤其具有深远影响。4) 可管理性 DCS9900通过内嵌的虚拟LUN、数据复制、帐户安全、端口负载均衡和完善的性能监测功能，大大简化了管理难度，并且因为省去了外置管理设备（包括软、硬件）费用而降低了总体成本。一套DCS9900的安装时间只有几个小时，管理任务只需要一名网管就可以完成。对比其他大型存储系统几周的安装时间和庞大的维护团队，DCS9900在管理方面的优势是显而易见的。2.4.3 DCS9900 高性能计算专有技术说明DCS9900能在对持续带宽要求苛刻的大规模HPC环境中表现卓越，获得青睐，主要源于其采

40、用了如下的特有的技术：DCS9900采用高速全并行端口技术（HPPT）在服务器和存储设备之间传输数据。DCS9900没有采用传统的光纤通道交换机的交叉点交换机制，而是采用高速全并行端口技术（HPPT），控制器内部的四个主机通道之间采用全并行管道体系结构，这一结构消除了交换机制所带来的不可避免的时间延迟，能够提供持续不变的可以跑满端口带宽的数据吞吐量。DCS独特的PowerLUN技术。在DCS系统支持的最大硬盘数量范围内，可以将数据分布到任意数目的Tier上，其单个物理LUN大小最大达到32TB，使单个LUN的性能可以达到读、写6GB/秒。并且由于powerlun独特的分布式结构，使DCS不象其

41、他RAID系统，在多个进程访问时性能有明显下降，DCS的powerlun在成千上万个进程同时访问时没有任何的性能下降。DirectRAID技术。 DCS系列SAN设备提供全面的多重的RAID能力。这种数据保护能力，叫做directRAID。DCS内部以tier为基本磁盘校验单位，在每个tier内部的RAID机制是DDN独特的directRAID技术，采用类似Raid3的写入模式和类似Raid5的读出模式对读写操作提供相近的性能，在系统处于故障恢复的状态下，性能没有明显下降，同时提供强大的后端性能，将数据重建、磁盘清理对系统的性能影响降至最低。并行处理的RAID缓存技术。DCS9900的通道缓存

42、之间采用并行的RAID处理技术，使系统的校验计算和磁盘的访问可以并发地进行，并提供缓存级别的数据保护。独特的SATA硬盘优化技术。DCS系统既支持FC硬盘，也支持成本低廉的SATA硬盘。为了克服SATA硬盘的固有问题，使其适应工业级应用环境的严格要求，DCS使用了独特的优化技术，主要包括：使用与FC存储系统相同的控制器系列；实现硬盘指令队列重排和提升性能的特殊算法；顺序访问性能可以达到光纤存储介质的85-90%；在磁盘阵列中加入SATA/FC双路转换桥，实现双端口；与FC磁盘阵列相同宽、高，略长，与FC产品相同的机柜安装标准（使用1TB的SATA硬盘，42U机柜可安装600TB存储容量）。DC

43、S设备具有内置于硬件中的功能强大的资源管理套件。DCS设备的资源管理套件具有集中的、安全的和强大的管理能力，它通过存储区域网络基础结构设备提供五项不同的功能：虚拟逻辑单元管理器，配置管理器，Firmware升级管理器，用户安全管理器，性能监视管理器。S2A设备提供了一套存储区域网络管理工具，这个管理工具使用户能够集中管理存储和网络资源。存储区域网络的管理信息在本地和远程都可以访问到。结合在S2A设备中的这些因素帮助了团体机构减少了总的拥有成本，并增加了他们的存储区域网络的工作效率。2.5 BladeCenter高性能计算方案说明IBM BladeCenter 基于新的模块技术设计，可以有效地利

44、用宝贵的空间由此降低成本。其简化的管理可以帮助加快IT部署，搬迁，及更新，简化对数以百计的刀片服务器故障排除工作。此外，刀片服务器在提供更好的性能的同时可以提高一倍的机架密度，帮助您实现资源整合和关键部件的共享。IBM BladeCentre还以超低的能耗著称。因此，IBM BladeCentre是高性能计算中心，构建计算节点的理想选择。2.5.1 IBM Blade Center特点BladeCenter 解决方案利用IBM完善的产品线以及不断创新的技术， 帮助您从复杂，混乱的IT架构中解放出来。协助您使用更少的空间、更少的IT 资源和更少的预算完成更多的工作！n 服务器整合同时保持基础设施

45、的高度灵活性，简化IT基础架构及管理，降低成本n 能够随需添加更多服务器、存储设备和网络交换模块，在业务增长时，只要插入新的刀片即可，非常简单。n 更加专注于业务，在维持业务的增长的同时增加投资回报n 高密度的服务器，节约机房空间n 低能耗，节约能源，BladeCenter E比同样配置下竞争友商的机箱节能1119%。因此，在本方案中我们推荐采用先进而易于扩充的IBM BladeCenter刀片服务器作为集群系统的计算节点，配置了先进的Intel处理器，立足当前，展望未来，把握技术发展的最新动态，并将先进的技术转化为生产力，满足日益应用日益增长的需求。2.5.2 HS22刀片服务器特点IBM

46、HS22是业界功能最强大的刀片，HS22采用最新的Intel Nahelem处理器,在集成了IBMBladeCenter传统的高可靠等优势的基础上，性能、功耗和虚拟化的功能都比上一代产品有了显著提升。2路的IBM BladeCenter HS22是具有突破性计算速度的高负荷刀片式服务器,内存容量达96GB,计算速度高达1,333MHz。与其前代产品相比，IBM BladeCenter HS22每分钟能够处理的交易量翻了一番。另外，HS22可以最大限度地发挥Intel Xeon处理器的性能,能够在最高负荷时节省能耗10%，在系统闲置时的能耗节省高达30%。此外,HS22可兼容所有BladeCen

47、ter的企业及办公机箱,帮助企业最大限度地保护已有的IT投资。 n 期待已久的功能 块热插拔硬盘及SSD 带256M Cache的RAID及电池备份 多达12个内存插槽及更好的内存读取性能 支持标准的USB key2.6 集群系统相关软件介绍n 操作系统方面，IBM集群系统可以采用Redhat Linux 或SuSE Linux作为集群的操作系统。IBM Linux集群发货时不包括Linux的发行版，由用户决定使用的版本，可以从网络站点下载或购买相应发行版。n 在系统管理和维护方面，IBM专门为集群系统开发了集群系统管理软件，实现对整个系统的单点控制和管理。以下将逐一介绍相关的集群软件： (a) xCAT集群系统管理软件IBM提供的集群系统管理软件xCAT，这是一个高级的集群管理软件，允许通过一个单点控制和管理一个Linux集群系统。它在简化集群管理的同时，还使集群能够方便地实现快速扩展，从而提高了系统管理员的工作效率。通过为集群提供一个单控制点，xCAT可以极大地简化系统总体管理，从而为服务器整合解决方案提供了一种经济高效的方式。 同时，该软件还充分利用了IBM在硬件上的先进技术，如集成的系统管理处理器（Service Processor），使管理软件能够以远程方式管理每一个系统节点，从而方便系统的管理。同时，提供予