华为OceanStorT系列技术白皮书.docx
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1、资料编码OceanStor T 系列技术白皮书文档版本V3.1 公布日期202307目 录1 执行摘要/Executive Summary42 简介/Introduction53 解决方案/Solution64 推广/Experience215 结论/Conclution276 缩略语表/Acronyms and Abbreviations28第 3 页, 共 28 页1执行摘要/Executive Summary本文从存储技术的进展趋势为切入点,结合用户需求,从融合统一、高性能、 高牢靠、高扩展及绿色节能等方面具体介绍了华为公司 OceanStor T 系列统一存储产品的功能及亮点,旨在突出
2、 T 系列产品独有的功能点以及为客户带来的价值。2简介/Introduction随着 IT 技术的进展,IT 系统的数据量也随之日益增大,而异构多样的网络、割裂林立的部门和浩大冗杂的业务系统,造成了IT 总体架构的简洁性,设备治理和维护也面临着巨大的挑战。权威机构调查说明,当前IT 运维日益简洁,IT 预算中运维本钱占到了 IT 总投资的 72%,而仅有 28%的投资用于根底架构的投资。简洁的网络环境,单台存储系统患病的性能瓶颈,本钱与性能需求的平衡以及客户对 于混合型存储的猛烈需求等等问题被抛出,如何解决这些问题成为IT 业界关注的重中之重。3华为技术全力打造的 OceanStor T 系列
3、存储产品正是以统一存储为主打,高性能、高牢靠、可扩展以及绿色节能为其设计理念,充分满足用户需求,保护用户投 资,最大化提升用户价值。解决方案/Solution随着信息产业的进展,存储渐渐从计算机中独立出来,成为IT 产业中的一个大类。在计算技术快速进展的今日,技术的进步必定引起相关产业的进展,存储也不例外。技术进展首先会产生概念、标准,这些都会直接影响相关产业的进展趋向,据业内专家分析,存储行业正在朝以下几方面进展:统一存储成为趋势随着信息化进程的加快,数据急速增长,非构造化数据的增长速度更是远超预期。如何对海量数据进展统一的集中存储和高效简洁治理,以便更好的适应业务的持续增长?市场对存储系统
4、的性能、可扩展性、效率和可应用场景提出了的挑战。包含了 SAN 和 NAS 存储协议的统一存储,同一存储系统第 20 页, 共 29 页支持构造化和非构造化数据存储。支持iSCSI、FC、NFS、CIFS、 、FCoE、FTP、等多种存储网络协议已经成为存储业界进展的趋势。l PCI-E 的总线标准将存储性能推至高度业界主流的 PCI-E 2.0 的数据传输速率相比PCI-E 提升了两倍。即单向从2.5Gbps 提升至 5.0Gbps,PCI-E 2.0 标准的推出为存储系统拓宽了总线带宽。l SAS 技术应用越来越广泛SAS 是一种串行互连架构,可以让企业用户以更为灵敏的方式进展扩展和治理他
5、们的存储系统。而随着串行连接 SCSI (Seiral Attached SCSI,SAS) 存储接口从目前的 3Gbps 标准向 6Gbps 标准的过渡,传输速度更快,牢靠性也更高。l 固态硬盘为存储注入了内容随着集成电路本钱的下降,值得存储业界关注的固态硬盘(SSD:Solid State Disk) 已经崛起。SSD 有它独特的优势:首先,数据存取速度快,NAND 闪存比传统的机械硬盘访问速度快 30 至 40 倍;其次,固态盘具有防震、抗摔的力气,由于全部承受了闪存芯片,不存在任何机械部件,这样即使在高速移动状况下也不会影 响到正常使用;另外一个好处就是节约了电力本钱,由于固态硬盘每I
6、OPS 的能耗相比机械硬盘来说要低得多。总的来说,随着越来越多的固态硬盘被添加到存储 系统中,它所带来的好处就更加明显。l 接口类型的多样化丰富了存储的扩展力气随着 8Gb FC、10GE 的消灭,存储接口模块的类型渐渐丰富,而企业级2.5 寸盘越来越多的进入存储领域也为硬盘的更换代带来契机。l IPV6 使互联空间更宽阔IPV4 是因特网协议Internet Protocol,IP的第四版,也是第一个被广泛使用, 构成现今因特网技术的基石的协议。近十年来由于因特网的蓬勃进展,IP 地址的需求量愈来愈大,以至目前的IP 地址已经近乎枯竭,严峻地制约了因特网的应用和进展。IPV6Internet
7、 Protocol Version 6,它是 IETF 设计的用于替代现行版本 IP协议 IPV4 的下一代 IP 协议。IPV6 地址长度为 128 位,地址空间增大了 2 的 96 次方倍,业界戏言:假设IPV6 被广泛应用,全世界的每一粒沙子都会有相对应的一个 IP 地址。l 让“绿色存储”付诸实现绿色存储的目的是提高存储利用率,降低建设本钱和运维本钱,并提高全部网络存储设备的能源效率。2023 年开头的大范围金融危机以及当前全球的能源紧急局势迫使大多数企业机构开头思考:如何构建一个绿色的数据平台。华为公司紧跟业界趋势,在充分把握了用户需求的根底上强力推出 OceanStorTMT 系列
8、统一存储产品以下简称T 系列,该系列产品是面对中高端存储应用的一代产品,它在实现了文件级和块级数据、存储协议以及治理界面融合统一的根底上,以业界领先的性能、多种效率提升机制为支撑,为用户供给了高性能,全方位的解决方案,最大化了用户投资收益比,能够满足大型数据库OLTP/OLAP,高性能计算,数字媒体,因特网运营,集中存储,备份,容灾,数据迁移等不同业务应用的需求,有效保证用户业务安全性与连续性。T 系列统一存储如图 3-1。图 3-1 T 系列统一存储不仅如此,T 系列在融合统一、高性能、高牢靠、高可扩展性以及绿色节能方面还有其独特的亮点:融合统一协议与组网的融合统一T 系列存储产品的阵列把握
9、器和文件引擎基于统一硬件平台开发,可同时供给 IP SAN、FC SAN 和 NAS 组网,并支持 iSCSI、FCP、NFS、CIFS、 、FTP 协议硬件形态统一。如图3-2 所示。图 3-2 T 系列协议与组网的融合统一l 集中治理的融合统一T 系统存储产品的网管系统ISM 可供给设备、资源的统一治理以及性能、状态的统一监控;如图 3-3 所示。图 3-3 T 系列集中治理的融合统一高性能l 一代高速总线及高速 I/O 通道T 存储产品承受一代PCI-E 2.0 总线技术及 SAS2.0 高速 I/O 通道技术,可供给最高 72GB/s 的系统内部交换带宽,为存储系统整体性能的提高奠定了
10、坚实的根底。l 多核 CPU 组及多通道内存技术 多核 CPU 组:为存储系统供给了更好的处理力气。 多通道内存:T 系列产品每个 CPU 对应的内存通道数最多为三条;三通道内存设计相比原有双通道设计,提升内存与处理器之间的通信带宽,使得内存带宽不会成为系统性能瓶颈,并最大限度的扩展了内存容量,超大容量内存设计可满足各种场合的高性能需要。l 动态分层存储随着大规模数据集中存储的实现,如何解决数据集中伴生的简洁度增加、效率降 低、治理本钱上升的问题成为客户面临的又一大难题。华为T 系列存储系统创性的引入“动态分层存储技术”,依据信息在不同的阶段对于业务的价值是不同, 通过智能的 I/O 热度统计
11、,可以准确开掘数据内在价值,从而将数据进展合理的分布。将高 Value 的数据自动分布到高级别的存储介质上,而将低Value 的数据自动迁移到更加廉价的介质上。而这一切都在业务未曾感知的状况下自动完成。基 于文件访问频率、时间策略在不同存储介质之间实现双向动态迁移,对应用透 明,降低企业投资本钱。如图3-4 所示。图 3-4 T 系列动态分层存储l SmartCache 技术T 系列 SmartCache 技术的设计思想是使用一块或多块SSD 组成 SmartCache 资源池,通过系统对数据块访问频率的的实时统计,将应用效劳器当前访问频繁的 热点数据块从传统机械硬盘中动态的缓存至SmartC
12、ache 资源池中,利用 SSD 存取速度快的特点,提升应用效劳器的读性能,提高应用效劳器的访问效率。T 系列 SmartCache 技术见图 3-5。图 3-5 T 系列 SmartCache 技术SmartCache 技术在高性能、高可用性、高扩展性等方面也有其独特的优势。 高性能:测试说明,SmartCache 技术针对 Web Server 类及 File Server 类应用,随机读性能均有数倍提升。 高可用性: SmartCache 资源池由多块 SSD 组成的,当单个 SSD 盘片失效时,不影响 SmartCache 的功能。 高扩展性:SmartCache 支持在线添加 SSD
13、 盘片,不仅如此,SmartCache 的安装及卸载均不影响业务的正常运行。l 优化的应用感知T 系列供给基于应用的感知功能,在虚拟机及数据库应用方面,大大提升系统整体性能。 SQL Server:T 系列通过优化的应用感知功能在治理和调度虚拟化SQL数据库方面速度提升 3 倍以上。 Oracle:T 系列通过优化数据库迁移、升级工作供给系统的牢靠性;通过快照和完整卷副本功能加速了开发、测试及维护周期,削减90%的 停机时间。l 支持 VAAI 技术虚拟机性能加速随着效劳器虚拟化技术不断的进展,越来越多的客户在部署业务系统时纷纷选择虚拟机替代原有的传统效劳器,此举不仅大大降低了客户前期投资本钱
14、,也为后续业务系统的整合,业务数据的迁移、备份等工作打下良好的根底。在效劳器虚拟化家族中,VMware 可谓是一枝独秀,据业内相关数据统计:截止目前, VMware 在虚拟化领域市场份额已超过60%,并且始终呈现上升的趋势。而相比传统效劳器,虚拟机也有其不行无视的缺点,即:虚拟机绝大局部的I/O 操作均由软件完成,这就要求系统必需投入大量的CPU、内存及网络带宽资源用于处理 I/O 操作,随着虚拟机的应用越来越广泛,这一缺点日益突出。针对这一问题,效劳器虚拟化领军人物VMware 领先提出硬件加速概念,通过特别的VAAIVMware vStorage APIs for Array Integr
15、ation插件与阵列进展交互,将原本虚拟机完成的操作交付于已通过兼容性认证的硬盘阵列完成,以此来提高系统整体性能。目前,T 系列存储系统已经顺当通过与VMware 的兼容性认证,并完成与VMware VAAI 插件的对接测试,性能结果优异。阵列与VMware 联动,主要完成以下功能: 阵列与 VMware 联动,完成清零功能:虚拟机最常见的操作是虚拟盘清零,这项工作占用了大量的 CPU 周期及 DMA 缓冲区,消耗了虚拟机的共享资源。T 系列阵列与 VMware 联动,将原本属于虚拟机的块清零操作转移至硬盘阵列上,依靠于阵列强大的 CPU 性能,快速完成初始化工作。该功能可使硬盘阵列与 ESX
16、 Server 之间的 I/O 数量削减 10 倍以上,并加快虚拟盘初始化进程,进而提升业务系统的整体性能。 阵列与 VMware 联动,完成复制功能:迁移或克隆虚拟盘时,虚拟时机进展文件块的大量拷贝;当克隆的文件到达几个G 时,复制的时间可能到达小时级别,将会大幅消耗应用效劳器资源并长时间占用网络带宽, 影响系统整体性能。T 系列阵列与 VMware 联动,将原来属于虚拟机的文件块复制操作转移至硬盘阵列上,通过阵列的硬件系统来优化复制操作,将原本小时级的复制工作把握在秒级,同时削减ESX 效劳器的 CPU负载,使虚拟机资源充分应用在应用效劳器软件层面。该功能可使硬盘阵列与 ESX Serve
17、r 之间的 I/O 数量削减 10 倍以上,提升了 Storage vMotion 等操作的速度,同时也降低了虚拟机的部署难度。 阵列与 VMware 联动,完成共享锁功能:集群环境下,为保证虚拟机数据的全都性,通常承受锁机制来保证并发访问时的资源占用问题。传统的做法是在一个ESX Server 访问 LUN 时,系统会将整个LUN 锁住,从而导致其他 ESX Server 的写 I/O 被暂停,大大降低了写性能;另外,系统锁 LUN 的过程需要执行一系列的命令来猎取锁和释放锁,整个过程也会增加 I/O 的延迟。T 系列阵列与 VMware 联动,将多虚拟机主机的写锁粒度由 LUN 级别缩减到
18、块级别,提高并行写效率,同时削减写延迟,大幅提升单 LUN 可容纳的虚拟机数量,进而提升业务系统的整体性能。l 面对应用的 Cache 智能预取技术T 系列供给面对应用的 Cache 智能预取技术,该技术不仅能够自动识别当前 I/O 的挨次程度,依据不同的业务模型动态启停Cache 预取功能,还可针对不同应用场景自动设定最优预取长度。T 系列的 Cache 智能预取技术在大大提高应用效劳器读性能的同时也降低了对硬盘的访问频率,延长了硬盘的使用有效期限。l 双控动态负载均衡技术T 系列的把握器为 Active-Active 双控双活模式,可并行处理来自应用效劳器的 I/O 恳求,实现存储业务在两
19、个把握器上的负荷分担,从而避开了一个把握器负载过大,而另一个把握器长期处于闲置的状况,在降低了单个把握器的负担的同时更有效地利用系统资源,提高系统的工作效率和性能。l 链路数据压缩技术T 系列存储系统供给链路数据压缩技术,在远程复制或远程LUN 拷贝过程中,主站点的T 系列存储可与灾备站点的T 系列存储进展压缩力气的协商,确认双方能否启动压缩/解压缩功能;协商完 成后,主阵列在远程复制前可将复制数据送入压缩模块进展数据 压缩,并通过 iSCSI 启动器将压缩之后的数据复制到灾备阵列,灾备阵列将接收到的数据送入解压模块进展解压缩,并将解压之后 的数据存放到 LUN 的指定位置。链路数据压缩技术可
20、以有效的提高数据传输速度,提升远程数据传输力气; 链路数据压缩功能仅适用于基于IP 复制链路的异步远程复制和LUN COPY 功能高牢靠l 文件引擎集群技术T 系列存储系统文件引擎承受全Active,全共享设计。与 N+M 集群技术不一样,文件系统为全部文件引擎节点共享而不是与特定 节点绑定,全部文件引擎节点可以并发访问同一文件系统,不存 在负荷热点问题。T 系列存储系统全部文件引擎节点互为备份,某一节点故障时,故障节点原来担当的应用可以均匀地切到其它在 线节点,而不是全部应用切换到某一备用节点上。T 系列存储系统全部节点供给业务,互为备用,具有更高的系统牢靠性和资源利 用率。与基于分布式文件
21、系统的存储系统相比,应用效劳器访问 数据时,通过某一引擎可以直接访问全部存储空间,而无需像分 布式存储系统那样需要访问多个存储节点,具有更快的响应速度,供给更高的性能;分布式存储系统的存储节点故障时,对应的存储资源不能为其它节点所用,资源利用率低;T 系列存储系统文件引擎节点间承受高效通讯协议且需要相互交换的数据包不大, 使用千兆以太网就能满足,无需像分布式文件存储那样构建高速的内部通讯联 系,因此T 系列存储系统具有本钱方面的优势。l 电源双平面设计T 系列推出先进的电源双平面设计,双平面独立运行分别对双把握器供电且为 2+2 冗余,平面中单点故障不影响业务的正常运 行,不仅如此,单一平面的
22、电源短路不会引起另一平面的电源特别。T 系列电源双平面示意图见图3-6 ,以 S5800T 为例。图 3-6 T 系列电源双平面示意图l 内置 BBU+数据保险箱功能为了有效的防止外部电源断电对系统可能造成的影响,T 系列存储系统承受了内置 BBU 和数据保险箱设计,内置BBU 具有体积小、本钱低、冗余设计以及可在线热插拔等优点。一旦消灭外部电源断电状况,内置BBU 模块均可对把握器和保险箱进展同时供电,以确保断电后Cache 中的数据能够安全写入硬盘,保证了数据的完整性和牢靠性。内置BBU 示意图见图 3-7,以S5800T 为例。图 3-7 T 系列内置 BBU 示意图l 硬盘预拷贝技术存
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