EMC ScaleIO技术架构解析

1、EMC ScaleIO技术架构解析目录 HYPERLINK l 定位问题 定位问题 HYPERLINK l Usability 可用性问题 HYPERLINK l S服务、支持和订购问题_Support 服务、支持和订购问题定位问题什么是 EMC ScaleIO？EMC ScaleIO 是一款从本地应用程序服务器存储创建基于服务器的 SAN 的软件，可按需提供具有弹性的可扩展性能和容量。ScaleIO 聚合存储和计算资源，可扩展至数千节点。作为传统 SAN 基础架构的替代方案，ScaleIO 结合了 HDD、SSD 和 PCIe 闪存卡，可创建具有不同性能层的虚拟存储池。随着存储和计算资源的变

2、化，ScaleIO 软件会自动重新平衡存储分布，以优化性能和容量使用。ScaleIO 不受硬件限制，安装在物理和/或虚拟应用程序服务器上。ScaleIO 的价值主张是什么？ScaleIO 是一种革新了存储系统构建方式的独特产品。其所蕴含的四大价值主张包括：聚合：ScaleIO 将存储和计算资源聚合到单层体系结构中。由于安装在现有应用程序服务器上，可聚合应用程序群集容量和 I/O 性能。可扩展性：ScaleIO 可扩展至数千台服务器。系统自动重新分布数据，以优化性能和资源使用。弹性：存储容量和计算能力可逐步提升。必要时，客户可添加单个设备以增加存储，或添加大量服务器以应对业务增长。完成此操作无需

3、中断正常业务运转。ScaleIO 可在任何服务器（物理或虚拟）上运行，并可搭配任何存储介质（HDD、SSD 或 PCIe 闪存卡）使用。客户在一个系统中即可部署多种服务器和介质类型，并且生成不同性能层。性能：所有服务器均参与 I/O 工作负载的处理，以高带宽生成可观的并行性能。当客户在系统中添加服务器和存储时，性能将提升，而且 ScaleIO 可快速重新构建和重新平衡数据。ScaleIO 的目标市场是什么？ScaleIO 的目标市场包括：服务提供商 寻求可“动态”变更的弹性、动态的横向扩展存储，同时又希望能妥善处理多租户难题大型企业 拥有私有云环境，不仅需要易于管理的大型环境，还希望享有保护功

4、能，并且降低总体拥有成本中小企业 (SMB) 寻求易于部署和管理的低成本简单 SAN，或者可充分利用其现有硬件的一体式聚合基础架构ScaleIO 的主要使用情形是什么？ScaleIO 主要针对且已部署用于以下使用情形：虚拟服务器基础架构 (VSI)：ScaleIO 是适合企业私有云基础架构和服务提供商的完美之选。配有大型服务器场的大型 VSI 环境需要具备可快速变化且必须易于管理的大规模存储容量。因此就需要能随着服务器数量的增长实现存储性能的线性扩展。出于这方面的考虑，许多服务提供商和电信运营商均选用 ScaleIO。ScaleIO 支持多种虚拟机管理程序，其中包括 VMware、Citrix

5、、Hyper-V 和 KVM。虚拟桌面基础架构 (VDI)：ScaleIO 可部署在 VDI 环境（300-1500 个桌面）中，因为客户仅将本地 SSD 用于缓存，而将标准 HDD 用于存储用户数据。测试和开发：ScaleIO 非常适合测试和开发环境，能满足快速变化的环境中所需的容量和性能 并且各方面成本均十分合理。越来越多的组织正将这些环境移至公共云。ScaleIO 就曾在此类使用情形中被用作一种安全的内部替代方案，以将测试和开发转移到云。此外，在许多组织中，生产阵列处理测试和开发工作负载，导致具有动态测试和开发工作负载的敏感生产环境面临稳定性和性能方面的风险。通过将测试和开发从生产 SA

6、N 减负到 ScaleIO，客户享受到以下两方面益处：在稳健可靠的生产阵列上释放新容量，实现生产容量增长；同时改善其生产存储环境的稳定性和性能。同时还为测试和开发提供一种成本更低、灵活性更强且更具弹性的环境。数据库：由于能在计算节点上运行并可创建性能和可扩展性更出众、成本更低的优质体系结构，ScaleIO 已部署用于 SAP HANA、Microsoft SQL 和 Oracle RAC 等数据库环境。ScaleIO 是可替代 Oracle Exadata 的极佳备选方案，不仅能交付非常高的性能和存储容量，还能显著降低价格和总体拥有成本。有关 ScaleIO 如何满足这类使用情形的更多详细信息

7、，请参阅EMC ScaleIO Sales Playbook（EMC ScaleIO 销售行动手册）。ScaleIO 是新产品吗？何时正式供货？ScaleIO 现已正式供货。EMC 于 2013 年 7 月 11 日收购了服务器端存储软件先锋企业 ScaleIO。ScaleIO 创立于 2011 年，其服务器 SAN 软件在过去两年中已部署用于大型生产环境。继 11 月 5 日发布最新产品版本 1.20 后，ScaleIO 现已涵盖电子邮件 Call-Home、快照及存储池分层。ScaleIO 与 VMware vSAN 之间有何差异？ScaleIO 较之 vSAN 具有多项优势：vSAN 目

8、前仍属于 Beta 版本性质的产品；ScaleIO 则是正式发布的产品。ScaleIO 部署用于生产环境已将近两年时间。vSAN 仅适用于 VMware ESX 环境；ScaleIO 适用于物理环境和虚拟环境。支持的物理环境：Windows、Linux（RHEL、CentOS、SUSE、ARM 处理器上的 Ubuntu）支持的虚拟机管理程序：VMware ESX、Microsoft Hyper-V、Citrix XenServer、Linux KVMvSAN 最多只能扩展到 8 个节点，且受限于 ESX 群集规模；ScaleIO 可扩展到数千节点。ScaleIO 是大型异构环境的理想之选。vS

9、AN 仅使用 HDD 来存储数据，仅使用 SSD 来提供读写缓存；ScaleIO 可将任何存储介质（HDD、SSD、PCIe 闪存）用作应用程序数据主要存储位置。ScaleIO 可容纳多种工作负载。不允许仅含 HDD 或 SSD 的 vSAN 主机参加 vSAN 配置（服务器要求至少具备两者中的一种）；ScaleIO主机可仅含 HDD 或 SSD，但仍可参加 ScaleIO 群集。ScaleIO 在配置和设计方面具有更强的灵活性。XtremCache 或 XtremSF 能否与 ScaleIO 共存？可以。ScaleIO 可与 XtremCache 软件和 XtremSF 硬件配合使用。通过

10、XtremCache 增加缓存容量将提升总体系统性能，我们强烈建议用户采取这一举措。XtremSF 卡可在服务器节点中用作本地存储资源。EMC 提供如此之多的存储解决方案。究竟哪个解决方案最适合客户？EMC 的体系结构方法是利用正确的技术，在正确的时间将正确的数据放在正确的位置。存储技术的使用方法有多种，具体取决于使用情形、应用程序和客户要求。其中包括 SAN（混合或全闪存）、NAS、DAS 等。ScaleIO 是一种聚合了计算和存储的单层体系结构，与分隔计算、网络和存储的传统三层 SAN 体系结构迥然不同。这种弹性聚合服务器存储方法具备多项优点，可在提供卓越的横向扩展能力的同时实现高性能和显

11、著降低总体拥有成本。ScaleIO 是否满足安全清关要求，使我能在联邦市场销售此产品？ScaleIO 符合贸易协定法案 (TAA) 相关规定，因此 EMC 直销团队和渠道合作伙伴可在联邦市场销售本产品。工程设计团队正设法为 ScaleIO 再添更多功能（如 IPV6 支持），以便满足更多联邦要求。可用性问题ScaleIO 的工作原理是什么？ScaleIO 有两个组件 ScaleIO 数据客户端 (SDC) 和 ScaleIO 数据服务器 (SDS)。在 Linux 和 Windows 环境中，SDS 安装在服务器上，会将各种服务器上的所有磁盘都聚合到单个虚拟 SAN 池中。SDC 是一种客户端

12、，能创建服务器接入点，以供访问由 SDS 生成的数据卷。因此，从操作系统的角度而言，当您访问 ScaleIO 时，ScaleIO 看上去就像是一个本地磁盘，完全透明，如同任何 SAN 或本地磁盘。通过 ScaleIO，SDC 和 SDS 可在实际计算层运行，除了操作系统或虚拟机管理程序计算层中的磁盘，不需要任何特殊存储硬件。在 XenServer 或 KVM 这类虚拟机管理程序上，ScaleIO 安装在 Linux 内核中，工作方式完全相同。在 VMware ESX 上，ScaleIO 作为虚拟机安装，然后以内部方式在 VMware 上将 iSCSI LUN 呈现给不同 Linux 或 Win

13、dows 虚拟机。是否需要在每台服务器上安装所有 ScaleIO 组件？不需要。用户在一台服务器上可以只安装 SDC、只安装 SDS 或同时安装 SDC 和 SDS。这样就能实现灵活性，让一些服务器可仅提供存储，一些服务器仅提供计算（和消耗别处的存储），或是对上述两种情况进行组合（为群集提供计算和存储）。ScaleIO 只支持数据块存储吗？是否也支持分布式文件系统？ScaleIO 支持分布式数据块存储，但分布式文件系统可以在 ScaleIO 上运行。数据保护情况如何？（冗余级别）ScaleIO 使用自有分布式 RAID，具备若干种 HA 架构。V1.20 除了提供可写快照功能，还提供分布式 R

14、AID-10。路线图包括奇偶校验 RAID 架构，比如分布式 RAID-5 和分布式 RAID-6网络基础架构方面有何要求？依照设计，ScaleIO 使用标准 IP 网络。可以使用物理或虚拟接口，当然整体性能将成为部署的网络速度的一个因素。通常应使用 1Gbps 或 10Gbps 网络，以免网络成为瓶颈。在这方面应使用相关常识。在有如此之多的服务器和应用程序访问存储的情况下，我如何能保证服务质量 (QoS)？ScaleIO 的带宽/IOPS 限制器功能可供用户调控应用程序带宽限制，从而控制资源分配。该限制器对于在具备多种应用程序的环境中维护所需服务质量而言很有用，能防止某一应用程序“吞噬”资源

15、，从而使得每种应用程序都能获得相应的 IOPS 份额。此外，用户可将服务器组隔离到各个域（称为保护域），从而提供各种方法来控制数据保护和增强故障恢复。这让用户可在任何服务器上运行任何应用程序，可使用完全共享存储或完全不共享存储，并且在用户/应用程序中使用保护域实现可控分隔。ScaleIO 是否存在任何单点故障？没有。ScaleIO 采用现代体系结构，可提供无损性能的企业级恢复能力，并且可在应用程序服务器上直接运行。依据设计，ScaleIO 具有广泛容错能力和高可用性，可处理所有类型的故障，包括介质故障、连接故障、节点故障以及软件中断。没有任何单点故障会中断 ScaleIO I/O 服务。在许多

16、情形下，ScaleIO 还能克服多点故障。客户能否用 ScaleIO 启动服务器？不能。由于 ScaleIO 需要本地存储，因此我们建议从本地启动分区启动。当然，在虚拟环境中，可以使用启动克隆功能。为何 ScaleIO 能降低电力成本？ScaleIO 使用服务器中的本地存储，利用的是现有电源和冷却资源。外部 SAN 需要单独硬件，且每个盘架通常配有四个风扇和两个电源。因此，即便磁盘数量相近，外部 SAN 需要耗费更多电能才能实现 ScaleIO 以更为高效的方式自动实现的工作能力。自我修复意味着什么？自我修复是指 ScaleIO 自动从任何类型的故障自动恢复的能力，包括服务器重新启动、服务器故

17、障以及磁盘和 NIC 故障。ScaleIO 将自行解决问题，无需用户干预。另外，ScaleIO 还会在添加和删除服务器时，不断重新平衡数据集，不断对数据重新进行条带化处理。因此，自我修复也指代性能优化。ScaleIO 是否需要多路径软件？不需要，ScaleIO 使用自有多路径技术。客户是否需要更改应用程序或现有存储阵列才能开始使用 ScaleIO？不需要。ScaleIO 不需要对应用程序进行任何更改，并且不需要使用存储阵列。ScaleIO 支持服务器间的哪些连接协议？ScaleIO 使用专用协议，其效率比 iSCSI、FCoE 等其他协议高。ScaleIO 不需要光纤通道、HBA 或 Infi

18、niband（但将在后续版本中支持 Infiniband）。网络负载低于类似的 iSCSI 实施。ScaleIO 支持哪些操作系统？ 截至 2013 年 11 月 5 日，支持以下操作系统：Linux：RHEL 和 CentOS 5.x 与 6.x（所有 x86_64）；SUSE 11 SP1 和 SP2VMware：vSphere 5.0 和 5.1；2013 年 4 季度末将增加 vSphere 5.5 Citrix：XenServer 6.1截至 2013 年年底，支持以下操作系统：Microsoft Windows：2008 R2、2008 R2 SP1 及 2012（所有 x86_6

19、4）Microsoft Hyper-V：Windows 2008 R2 和 Windows 2012 (x86_64)有关受支持操作系统的最新列表，请参见 HYPERLINK / E-Lab Interoperability Navigator。ScaleIO 信息可在以下位置找到：Software Information Management Software EMC ScaleIO。操作系统供应商是否保证可在其操作系统上安装 ScaleIO？是。如同任何 EMC 产品，认证均通过 eLab 处理。ScaleIO 支持哪些服务器供应商/型号？ScaleIO 不受硬件限制，因此不受服务器类型影

20、响。它仅依赖于服务器上运行的操作系统，并且支持上述操作系统。与 XtremCache 或 XtremSF 配合使用时，最好验证 Xtrem 产品在特定服务器或操作系统上是否受支持。有关受支持操作系统的最新列表，请参见 HYPERLINK / E-Lab Interoperability Navigator。XtremCache 和 XtremSF 信息可在“PDFs and Guides”选项卡的“Flash Solutions”下找到。哪种类型的管理界面可用于 ScaleIO？ScaleIO 可通过 CLI（命令行界面）和 GUI（图形用户界面）进行管理，这两种界面均包含在基本软件包中。Sc

21、aleIO 软件是否按服务器许可？不是。ScaleIO 按容量 (TB) 许可。许可证是在 ScaleIO CLI 中输入的字符串。除了基本许可证，还可选择购买企业功能许可证，以支持快照、加密、QoS 等高级功能。许可证有两种类型：永久许可证 永久可用，受购买容量限制临时许可证 有时间限制，用于 POC、演示等等。自 1.3 版起，ScaleIO 将通过 EMC 许可中心 (ELMS) 进行电子许可。用户能否将 ScaleIO 从一台服务器移到另一台服务器？可以。ScaleIO 没有与特定服务器捆绑在一起。这是一种真正的纯软件解决方案，按容量许可。至少需要多少个节点？至少需要三个节点。为实现最

22、佳性能，应至少部署五个节点。所用的 NVRAM 和介质类型将影响性能，对于规模较小的配置尤其如此。允许有多少个故障节点？一个存储池中可存在一个故障磁盘，同时保持数据可用和在线。可通过所有可用节点进行重建，而且速度更快，因此比起普通 SAN 系统，可降低双磁盘故障风险。此外，可容忍其他存储池中的某个磁盘发生故障，不会导致数据不可用。ScaleIO 中的磁盘是否为专用磁盘？能否共享？ScaleIO 可通过三种方式使用本地存储：将其用作专用设备 在已有用于其他目的的其他分区的磁盘上创建专用分区。此分区可以是通过 LVM/VVM 的逻辑分区，也可以是在设备上创建的物理分区。在已装载设备上占用一定百分比

23、的可用空间。例如，假设一个磁盘具有 300GB 专用于操作系统，但仅使用了 50GB，那么客户可从文件系统上剩余的 250GB 可用空间中分出任意大小的专用空间。ScaleIO 还可与启动分区共存。客户能否混合存储介质类型？ScaleIO 是否具备某些动态优化或自适应分层功能？ScaleIO 可以混合任何存储介质类型。但是，如果有具体的性能期望，则首选对称环境。ScaleIO 支持存储池，因此用户能执行手动分层（比如，从 SSD 创建基于性能的池，或从 HDD 创建基于容量的池）。ScaleIO 不具备自动分层功能。但是，自动分层等效于同时拥有闪存读缓存（如 EMC XtremCache）和闪

24、存回写缓存（目前在大多数服务器内的 RAID 控制器中很常见）。ScaleIO 可采用这两种方式进行部署。VMware 连接如何配合 ScaleIO 工作？ScaleIO 将在 ESX 服务器内配置一台虚拟机，用于控制内部磁盘。从 ScaleIO 虚拟机可通过内部方式将 NFS 或 iSCSI LUN 提供给各台 Windows 和 Linux 虚拟机，以便访问数据。如何在运行于刀片服务器上且无 DAS 的 VMware 环境中使用 ScaleIO？可将填充有磁盘的刀片服务器添加到群集中。或者，可在无磁盘主机上使用 ScaleIO 客户端，以访问配有磁盘的其他服务器主机中的共享 SAN 数据。

25、较之传统阵列，ScaleIO 性能如何？ScaleIO 是一种横向扩展存储系统，其中每个服务器节点都有缓存和 CPU。因此，ScaleIO 能利用每个磁盘集的最大 IOPS，并且可采用并行和线性方式扩展。ScaleIO 能实现比传统 SAN 解决方案更出色的性能，具体取决于磁盘、缓存及服务器节点的数量。基准测试表明，使用 ScaleIO 能大幅增强性能。如何监视节点之间的连接？ScaleIO 从多个点服务数据，因此不需要数据来自一台特定问题服务器。ScaleIO GUI 将指明总体性能和任何问题。此外，普通服务器/应用程序监视工具也可用于监视常规服务器/网络可用性，这是必须完成的工作内容。如何

26、在不浪费当前投资的情况下移到 ScaleIO？ScaleIO 可以安装在任何现有环境中。配有磁盘的新服务器可随时添加，以增加新虚拟 SAN 的容量。所有现有服务均可继续运行。ScaleIO 仅将提高容量和性能，并且降低容量增加成本。ScaleIO 软件的可靠性如何？ScaleIO 软件不存在单点故障，采用分布式架构，并且经验证可在与多个独立服务器节点组合时容错。所有事实均表明，代码质量十分优异，而且可用性经证明达到了企业级。是否支持 10GbE？是，任何 IP 网络均可与 ScaleIO 配合使用。建议首选比 1GbE 更快的连接。ScaleIO 的可扩展性上限如何？ScaleIO 的软件限制

27、为每个保护域 1 PB。但是，可配置多个保护域。锁是否分布在不同物理磁盘中？每一份数据都会跨两台不同物理服务器上分布。（不同磁盘并不足够，因为服务器可能会出现故障。） 哪台服务器负责针对指定数据块地址保护对等服务器的规则使用专有算法确定。数据以 1MB 区块分布。元数据/目录在哪里处理/存储？ScaleIO 配有一个名为 Metadata Manager (MDM) 的元数据控制器。此控制器可安装在 ScaleIO 客户端和服务器节点上的任何位置。为避免出现单点故障，MDM 应以群集模式安装 安装在三个不同物理节点上，然后配置为群集。请注意，此群集在 ScaleIO 中实施，因此客户不必管理或安装任何外部群集解决方案来实现冗余。如果两台服务器都崩溃，我的数据是否会丢失？不会。如果位于两个不同保护域的两台服务器发生崩溃，数据并不会丢失。如果位于同一保护域的两台服务器发生崩溃，数据也不会丢失，但在服务器恢复正常之前数据不可用。在这种情况下，可通过物理方式在另一台服务器上安装磁盘，随后数据即可用。服务、支持和订购问题如何订购 ScaleIO？ScaleIO 可以由 EMC 核心销售人员和渠道合作伙伴进行销售。目前可通过 Direct Express 和 Channel Express 供应，可在“Server Storage Products”页面找到相关信