日立存储解决方案

2008 Hitachi Data Systems Hitachi Adaptable Modular Storage 2000 Family Overview 2 议程 HDS 存储解决方案定位 AMS2000整体概况 AMS2000硬件架构优势 AMS2000软件功能优势 3 HDS存储解决方案定位 HDS存储解决方案 = SOSS(面向服务的存储解决方案 ) 客户应用 Email CRM File/Print Database ERP ECM 存储解决方案平台物理存储 FC SATA TAPE Archive Object Services File Services Block Services Index, Search, Classification, Security Virtualization, Replication, Migration, De-Duplication, Security, Encryption, Archiving Virtualization, Discovery, Partitioning, Provisioning, Volume Management, Replication, Migration, Security, Metering QoS 服务标准 I/O SLA RTO RPO Charge Back Utilization Storage Economics 存储经验 Risk Analysis Data Classification Consolidation & Tiered Storage Compliance & Archiving 服务标准 QOS：服务质量 SLA：服务级别 I/O: I/O性能 RPO：恢复点目标 RTO：恢复时间目标 Charge Back：资源计费 Utilization：利用率 存储经验 Storage Economics：存储投资回报率 Data Classification：数据分级 Risk Analysis 风险分析 Compliance & Archiving 法规尊从 &数据归档 Consolidation & Tiered Storage:数据整合 &分级存储 4 HDS提供全面的存储系统解决方案 NAS产品 模块化阵列 动态归档方案 存储虚拟化方案 企业级存储阵列 E/H NAS NSC-Disk Less AMS1000 AMS 500 AMS200 WMS100 保证存储服务的完整性：核心存储系统、 SAN、 NAS、 iSCSI 服务、内容服务、 备份、虚拟化整合、异构容灾 ; 由应用引入多项的选择，适合用户的配套解决方案帮助用户减少 TCO，降低成本，提高效率 AMS&NSC&USP HCAP HVTL 虚拟带库 USP-VM USP-V AMS2100 AMS2300 AMS2500 5 当前磁盘阵列体系结构示意图 6 传统中端磁盘阵列的限制和解决办法 前端端口 后端通道 控制器内部 解决办法 传统中端 *前端端口数量比较少 *前端端口流量负载只能 在同一控制器上 *控制器间的数据交换路径通道带宽小 *Cache容量小 *控制器间的基于 LUN的动态负载均衡不能实现 *后端的处理能力始终不能 跟上前端 *随着磁盘的数量增多不能保证而且单个磁盘或 RAID组性能 *不同 介质类型的磁盘不能紧密 在线耦合 *增加端口数量提高存储到主机 的聚合带宽 *实现端口在不同控制器上的负 载均衡。任何一个端口都可以 被不同的控制器共享， *用 PCI-E通道取代传统的 PCI-X 通道 *提升控制器内部缓存容量 *实现 LUN的控制器内部数据传输 链路的动态负载均衡 *提高后端并发通讯带宽 , 增加端 口数量 *改 FC_AL共享架构为点到点全 交换结构。 *采用耦合性更高的磁盘介质作为 存储载体（ SAS和 SATA） 7 中端模 块 化存 储 系 统 企 业级 存 储 系 统 前端路径控制 Active/Active Asymmetric, Active/Passive setup Symmetric Active/Active Symmetric Active/Active 存 储 控制器 体系 结 构 复 杂 性 简单 群集 简单 群集 多控制器群集 控制器性能 负载 均衡能力 低 很高 (90%-100%) 很高 (100%) CTL#1 CTL#0 Path Path Path Path 前后端控制卡 前后端控制卡 CTL#1 CTL#0 Broadband Cross Path 前端卡 前端卡 后端卡 后端卡 Path Path Path Path Cross Path Switch CH-CTL#0 DK-CTL#2 DK-CTL#3 CH-CTL#1 Path Path Path Path 前端卡 前端卡 后端卡 后端卡 其他模块化存储系统 最新模块化存储系统 高端企业级存储系统 突破性的新控制器体系架构 8 JBOD磁 盘阵 列 双控制器磁 盘阵 列 多控制器磁 盘阵 列 最新磁盘阵列体系结构示意图 对 称双活制器磁 盘阵 列 New 9 Functionality DemandedWMS 100 AMS 200 AMS 500 AMS 1000 Advanced Midrange Storage Systems Intelligent Virtual Storage Controllers Size of Organization Served SMS 100 Small Business and Departmental Storage USP V USP VM 10月 30日 发布 AMS 2100 AMS 2300 AMS 2500 基于新的存储架构的新中端存储产品 AMS2000系列 10 吞吐能力扩展能力 AMS 2100 AMS 2300 AMS 2500 Enterprise design Host multipathing Dynamic load balancing Best performance in industry 99.999+% reliability AMS2000系列产品整体概况 -简单升级 11 AMS2000系列产品整体概况 -主要部件 Rack Installation 4U 双控制器 磁盘： 15（ SAS/SATA） 缓存： 4GB - 8GB 主机接口： 4 FC 或 4 iSCSI 高度： 4U 扩展机柜： Max 7 SAS磁盘： 146GB/15Krpm 300GB/15Krpm 450GB/15rpm 400GB/10Krpm SATA磁盘： 500GB/7200rpm 1TB/7200rpm Model 2300 Model 2100 4U 后端 16条 SAS（ 3Gbps）连接 后端磁盘带宽 48Gbps 最大 120块磁盘 SAS/SATA任意混合 后端 16条 SAS（3Gbps）连 接 后端磁盘带宽 48Gbps 最大 240块 磁 盘 SAS/SATA仸意混合 扩展机柜 3U 3U 3U Model 2500 后端 32条 SAS（3Gbps）连 接 后端磁盘带宽 96Gbps 最大 480块 磁 盘 SAS/SATA仸意混合 4U 双控制器 磁 盘 ： 无 缓 存： 16GB - 32GB 主机接口： 16 FC 或 8 iSCSI 或 8FC + 4 iSCSI 高度： 4U 扩 展机柜： Max 32 SAS磁盘： 146GB/15Krpm 300GB/15Krpm 450GB/15Krpm 400GB/10Krpm SATA磁盘： 500GB/7200rpm 1TB/7200rpm 双控制器 磁 盘 ： 15（ SAS/SATA） 缓 存： 8GB - 16GB 主机接口： 8 FC 或 4 iSCSI 高度： 4U 扩 展机柜： Max 15 SAS磁盘： 146GB/15Krpm 300GB/15Krpm 450GB/15rpm 400GB/10Krpm SATA磁盘 : 500GB/7200rpm 1TB/7200rpm 12 AMS2000系列整体概况 -AMS2000对称双活体系架构 AMS2000架构 优势 继 承高端的三 层 架构 前后端 动态负载 均衡 数据 缓 存和控制 缓 存分离 专 用 RAID控制 处 理器 高 带宽 、高并 发 的 SAS后端 13 高性能点到点 SAS后端 ： 消除了仲裁环设计的架构限制， 支持高达 32 个 3Gbps 的高性能点对点链路 最大带宽可达到 9,600 Mbps 更强的芯片处理器和磁盘箱 ： 专 用 RAID控制 处 理器（第 8代） 可在 统 一磁 盘 箱内自由 选择 SAS或 SATA磁 盘混插 后端智能负载均衡 ： 监视每一个控制器的利用率 动态平衡工作负载， 消除导致 I/O 响应时间降低的常见瓶颈与“热点” AMS2000系列硬件架构独特优势 前端对称均衡双活控制器 ： 实现自动负载均衡； 两个控制器都处于激活状态，并行处理业务 互为热备来确保系统高可靠性， 在线微码升级 AMS2000系列 14 应用 A HBA卡 应用 2 HBA卡 AMS2000 RAID（ SAS 300GB/15Krpm） RAID（ SATA 1TB/7200rpm ） LUN1 LUN2 以太网 HBA卡 HBA卡 Controller 0 Controller 1 服务器 1 服务器 2 光纤交换机 光纤交换机 AMS2000系列独特优势 -对称双活控制器 15 CTL 0 CTL 1 80% 20% 10ms 平均响 应时间 3.6ms CTL 0 CTL 1 50% 5.0ms 5.0ms 50% t t MPU Usage(%) Automatic Load Balancing D F 7 0 0 H R e s p o n s e T im e C h a r a c t e r is t ic s（1 C T L 4 K B r e a d 6 0 % w r it e 4 0 % h it 2 0 % ）051015200% 50%M P U u s a g eResponseTime(ms)CTL0 MPU usage has become high because of access pattern changing by time. MPU MPU MPU MPU CPU利用率 80% 当两个控制器上的 CPU的利用率不均衡时，可实现自动的负载均衡，来保证性能最优 AMS2000系列独特优势 -自动负载均衡 自动负载均衡 16 CTL 0 CTL 1 CTL 0 CTL 1 自 动 负载 均衡 MPU MPU MPU MPU 单 控制器 CPU压 力过 大 port port port port 来自一个前端口的I/O请 求可以分 摊到两个控制器 处 理 当但控制器压力过大时，来自一个前端口的 I/O请求，可被两个控制器处理 消除热点现象 AMS2000系列独特优势 -自动负载均衡 资源充分利用 17 SAS Expander SAS Expander AMS2000系列独特优势 -SAS/SATA磁盘箱 全双工 SAS 接口和点到点交换结构，最大96Gb/s后端带宽 消除了传统 FC环路仲裁瓶颈 通用的磁盘扩展箱可灵活混合配置 SAS和 SATA磁盘，实现存储系统内的自然分层管理 FA NFA N FA NFA NPSPS PSPSSAS SAS - EX PA NDE REX PA NDE RSAS SAS - EX PA NDE REX PA NDE RHiP ERHiP ERSASSASCACHECACHE CACHECACHEFCFC FCFCCPUCPU RAMRAM CPUCPU RAMRAMSASSASFA NFA N BATBAT BATBAT FA NFA NPSPS PSPSHiP ERHiP ERFrontEndFrontEnd FrontEndFrontEndBa c k EndBa c k End Ba c k EndBa c k EndCT LCT L - 00 CT LCT L - 11SAN SAS / SATA Disk 18 SATA I： 1.5Gbps SATA II:3Gbps 1985 1988 1991 1994 1997 2000 2003 2006 2009 86年 SCSI诞生 Small Computer System Interface SCSI-1 速率 5MB/s： SE、 HVD 90年规范化 SCSI-2诞生 Fast SCSI：速率 10MB/s Wide SCSI：速率也是 10MB/s Fast Wide SCSI： 20MB/s 95年 SCSI-3诞生 20MB/s的 Ultra SCSI 20MB/s Wide Ultra SCSI， 40MB/s的 Wide Ultra SCSI 97年 40MB/s的 Ultra2 SCSI-3 80MB/s的 Wide Ultra2 SCSI 98年 SCSI-3推出速率 160MB/s Ultra3 SCSI和 Ultra160 SCSI 01年 Ultra320 SCSI推出 遵从 SCSI-3标准 速率达到 320MB/s， 01年 SAS技术推出 SAS I：速率 3Gbps SAS II：速率 6Gbps SAS III：速率 12Gbps 90年代初 FC技术诞生 FC技术商用产品出现 FC-SAN技术推出 2Gbps的 FC产品 4Gbps的 FC产品 8Gbps的 FC产品 03年 iSCSI(IP-SAN)推出 SATA技术推出 SATA III:6Gbps NAS是 IP网络附加存储 （年） FCoE市场化 磁盘阵列与存储接口技术发展回顾 19 SAS (Serial Attached SCSI)是什么 ? 串行连接 SCSI存储接口 保留了 SCSI技术良好的可测性 点对点串行连接方式 提供更高的带宽 :单接口 3Gb/6Gb/12Gb 灵活性 兼容 SAS和 SATA 可扩展性 寻址范围宽，通过扩展器可以支持更多设备 可靠性和可用性 全双工接口支持冗余路径 更长的电缆连接，更小尺寸，更容易的连接方式，更多选择 20 企业级服务器硬盘市场趋势 0%10%20%30%40%50%60%70%80%90%100%199820002002200420062008A T A SA T A SA S SC SI FCSource: IDC 预测 70% 的企业级硬盘将是 SAS 21 磁盘阵列内部接口技术比较 项目 并行 SCSI SAS FC 设备数量 16 128 127 距离 (米 ) 25(总和 ) 8(单一设备 ) 10K 双端口支持 否 是 是 拓扑结构 共享总线 点对点 /扩展器 AL/SW 连接复杂度 很复杂 简单 ,省空间 简单 ,省空间 双工 半双工 全双工 全双工 速率 (MB/s) 320MB 300MB X 2 400MB 相互兼容性 不兼容 和 SATA兼容 需要桥设备 22 SAS磁盘和 FC磁盘比较同样参数，仅端口差异 Specifications 146 GB 146 GB Model Number ST3146356SS ST3146356FC Interface SAS 3Gb/s x 2 （双活端口） Fibre Channel 4 Gb/s Cache 16 MBytes 16 MBytes Capacity 146 GB 146 GB Areal density (avg) 165 Gbits/inch2 165 Gbits/inch2 PHYSICAL Height (max) 26.11 mm (1.028 inches) 26.11 mm (1.028 inches) Width (max) 101.85 mm (4.010 inches) 101.85 mm (4.010 inches) Length (max) 146.99 mm (5.787 inches) 146.99 mm (5.787 inches) Weight (typical) 674 grams (1.487 pounds) 674 grams (1.487 pounds) PERFORMANCE Spindle Speed 15,000 rpm 15,000 rpm Internal (Mb/s) 1051 to 2225 1051 to 2225 Sustained (MB/s, 1000 x 1000) 171 to 110 171 to 110 Average latency 2.0 msec 2.0 msec Random read seek time 3.4 msec 3.4 msec Random write seek time 3.9 msec 3.9 msec RELIABILITY MTBF 1,600,000 hours 1,600,000 hours Annual Failure Rate 0.55% 0.55% Power Maximum start current, AC 3.88 amps 3.90 amps Source: Seagate 23 增强的磁盘卷管理功能 ： 超大数据卷支持 卷扩展和缩小 RAID组在线扩展 缓存驻留技术： 提高访问性能 提高内存访问命中率 AMS2000系列软件独特优势 高速缓存分区： 按业务特点分配资源 避免资源抢占 Cache分区 分区页面尺寸调整 AMS2000系列 在线的卷迁移 ： 在线实现生命周期管理 实现系统内分级存储 24 Not used LU1 LU0 Not used Add LU LU1 LU0 Sub LU LU0 LU0 RAID Group Not used Sub LU LU1 LU0 Not used Sub LU1 LU0 Unified Logical Physical 管理员可以将任何一个 RAID组中未用之存储空间设置为子卷（ Sub LUN）； 将 Sub LUN加入到已有 LUN中； LUN grow支持在线操作 AMS2000系列软件功能优势 -卷扩展和缩小功能 1 25 LU1 LU1 LU1 Not used LU0 LU0 管理员可以从已有 LUN上释放相应空间； 释放空间可设置为新 LUN或用来扩展已有 LUN LU1 LU2 LU0 LU0 Logical Physical AMS2000系列软件功能优势 -卷扩展和缩小功能 2 26 HDD0 HDD1 HDD2 HDD3 HDD4 3D+2P HDD5 HDD6 HDD7 HDD0 HDD1 HDD2 HDD3 HDD4 HDD5 HDD6 HDD7 6D+2P 实现卷组空间以及其上的 LUN空间的扩展； 应对业务数据持续增长，在线容量扩展 AMS2000系列软件功能优势 -RAID组在线扩展 1 27 卷组扩展后，其上 LUN将自动重新进行条带化分布 HDD5 HDD6 HDD7 HDD0 HDD1 HDD2 HDD3 HDD4 LU0 LU1 LU2 LU3 HDD5 HDD6 HDD7 HDD0 HDD1 HDD2 HDD3 HDD4 LU1 LU2 LU3 LU0 应对业务数据持续增长，自动数据分布 AMS2000系列软件功能优势 -RAID组在线扩展 2 28 跨越所有磁盘，提供突出性能 单个数据卷最大可扩展到 60TB 满足越来越多应用（大数据库，数据仓库，多媒体资源等）对大容量 LUN或者大容量文件系统的要求； 适应越来越多数据量敏感的SATA磁盘大容量使用环境； 投资保护，支持未来更大容量的 SATA驱动器 这是目前为止，模块化存储最大的 LUN大小 LUN A LUN A LUN A LUN A LUN A LUN A AMS2000系列软件功能优势 -超大数据卷支持 29 面向整合需求，为您的应用量体裁衣 将 Cache分为最多 32个分区。每个分区的资源访问独立进行，不会互相干扰 根据应用的 I/O特性不同 ，每个分区分段尺寸可设置为4kB,8KB,16KB,64KB,256KB,512KB提高缓存访问的命中率。 4KB Database blocks in 4KB Cache pages 16KB File system blocks in 16KB Cache pages 512KB Video data blocks in 64KB Cache pages AMS2000系列软件功能优势 -高速缓存分区 30 Item Conditions Devices and cache supported Adaptable Modular Storage 2100: 2GB, 4GB/controller Adaptable Modular Storage 2300: 4GB, 8GB/controller Adaptable Modular Storage 2500: 8GB, 16GB/controller Memory segment size supported Master partition: Fixed 16KB Sub partition: 4KB, 8KB, 16KB, 64KB, 256LB, or 512 KB RAID stripe sizes supported 64KB, 256KB, or 512KB Number of partitions Adaptable Modular Storage 2100: 2 to 16 Adaptable Modular Storage 2300: 2 to 32 Adaptable Modular Storage 2500: 2 to 32 AMS2000系列软件功能优势 -高速缓存分区 31 Cache 业 内独有的 缓 存技 术 ，显 著提高了所 选 数据的 访问 性能 业务 价 值 的体 现 : 匹配高性能 应 用的需求 提供 100命中率 Mirrored CacheCache Residency AreaLUN Extent LUN LUN LUN Extent Extent 最大程度提高命中率，改善读写性能 缓存驻留技术 - 改善关键应用性能 AMS2000系列软件功能优势 -高速缓存驻留 32 SAS LU1 SATA LU2 在线迁移 实现 信息生命周期中的存 储 分 层 管理，不同价 值 的数据在不同的存 储资 源中移 动 确保 业务应 用的灵活 调 整， 满 足 应 用 SLAs 例如：根据 驱动 器特性和 RAID类 型匹配不同 I/O需求 较 低 I/O访问 的数据卷从 SAS驱动 器迁移到 SATA驱动 器，反之亦然 或从小的 RAID组 迁移至大的 RAID 组 以提高性能 (5D+1P到 7D+1P) 不占用主机的 计 算 资 源 无需主机配置 变 更和重启 SAN AMS2000系列软件功能优势 -Free的卷迁移动能 33 Disk POOL 内嵌阀值定制和报警 当需要更多的物理磁盘时，用户可以稍后以较低的成本购得容量，并进行无缝部署，而不会导致关键任务应用程序出现任何中断 虚拟卷 通过根据未来应用程序要求分配虚拟磁盘存储系统，可增强存储容量利用率，并最大限度地降低成本。 虚拟卷 虚拟卷 虚拟卷 虚拟卷 AMS2000系列软件功能优势 -动态精简配置功能 34 AMS2000阵列内复制技术 -克隆 HDS ShadowImage 克隆 软 件 卷可 读 /写加 载 ，提高生 产 力 ,消除用于 备 份的 计 划停机 时间 将 对 生 产 数据的影响最小化，自 动侦测 生 产 卷 I/O，平衡复制卷的复制速度 允 许 更 频 繁的数据 仓库 数据更新 ，更快速的 应 用部署 基于 阵 列的复制，不占用主机 资 源，完全透明的底 层 操作。 每个源卷克隆副本数 最大 8个 副本数量 最大 2047个 Exchange Server Storage Group Mail Box Public Store Information Store EDB file STM file CHK file LOG file EDB file STM file File System DATA DATA X: drive Y: drive Backup target SVOL 1:00PM 2:00AM P-Vol S-Vol S-Vol ShadowImage LOG Z: drive 1:00PM 2:00AM P-Vol S-Vol S-Vol 1:00PM 2:00AM P-Vol S-Vol S-Vol .AMS2000 Storage System 35 AMS2000阵列内复制技术 -快照 Copy on Write Snapshot 快照 软 件 生成不需要 进 行整个数据卷的拷 贝 的 时间