MacroSAN MS3000是宏杉科技推出的新一代中端存儲產品,其融入了大量*設計理念和架構技術,為中小型數據中心提供安全可靠、資源彈性部署的存儲平臺。
在硬件架構上,MS3000采用了包括大容量緩存擴展、PCI-E 3.0、SAS 3.0、SSD等*技術,構建高性能的存儲平臺。在資源管理上,MS3000采用基于Cell的虛擬化技術,通過創新的ICMT管理機制,實現資源的彈性部署。在可靠性上,MS3000采用全冗余模塊化設計、可支持多控多活配置,提供豐富的數據保護特性,此外通過創新的CRAID技術和IDDC磁盤診斷安全機制,將磁盤故障導致的宕機時間和機率減少80%。MS3000基于開放式數據存儲平臺(ODSP),能夠通過接口開放、規格功能定制、行業特性開發移植等方式,將存儲系統真正與用戶業務系統無縫融合。
MS3000系列存儲整機視圖
MS3000系列產品功能與特性
(一)高性能體系架構
在架構設計上,MS3000采用了大量業界*的技術,包括大容量緩存擴展、PCI-E 3.0、SAS3.0、SSD等,構建高性能的存儲平臺。
(1)大容量智能緩存管理
緩存調度是存儲陣列的核心機制,也是影響存儲控制器性能的最主要因素之一。由于技術上限制,傳統存儲陣列緩存容量小,擴展困難,而且調優管理非常復雜。在云計算環境下,存儲的并發I/O訪問量快速增長,數據存取熱點變動頻繁,對存儲緩存的容量要求也急劇增長。與此同時,大容量緩存對于存儲的緩存管理也提出了更高的要求。
MS3000在支持大容量緩存的同時,采用業界的智能緩存管理機制,大大提升了緩存效率。
容量按需配置:緩存大小是決定存儲陣列檔次的重要標準,通過增加緩存能夠顯著的提升存儲性能。在緩存大小上,MS3000支持8-64GB靈活配置,用戶可根據實際應用需求來選擇。相對于采用更高產品型號來增加性能的傳統方式,這種通過擴展緩存來提高性能的方式,具有更高的性價比。
全局智能調度:MS3000采用智能緩存調度機制,對全局性緩存進行管理。不僅單個控制器內的讀、寫緩存可根據實際情況動態調整, 而且兩個控制器的緩存也無需對稱分配,以充分發揮控制器的性能。在具體調度策略上,讀、寫緩存被劃分為預留、共享、突發三大區塊,以滿足LUN實時變化的性能需求。在這種機制下,LUN在大壓力下獲得大緩存空間,在小壓力下獲得小緩存空間,既保證單個LUN不存在性能瓶頸,也使得整個系統的緩存使用非常高效。
數據安全可靠:在緩存數據安全性上,不僅采用了緩存鏡像機制,而且具備掉電保護功能。在外部電源故障的情況下,寫緩存里的數據能夠被保留。當供電恢復后,再將數據恢復回來。
(2)高性能SAS/SSD硬盤
SAS硬盤技術:SAS磁盤是磁盤領域的一次技術變革。SAS磁盤在繼承SCSI磁盤穩定、可靠性等優點的基礎上,還具備大量新的特性,比如6.0Gb接口速率、雙冗余接口、全雙工模式、兼容SATA磁盤等。由于這些優勢,SAS磁盤已經成為了主流的磁盤技術,并且將服務器、存儲陣列兩個不同領域的磁盤進行了統一。如今的SAS磁盤不僅同時支持15000/10000/7200轉三種速率,而且還支持2.5/3.5二種尺寸,給用戶帶來了更多的選擇。
高性能SSD硬盤:SSD磁盤的高性能已經獲得了業界的一致認可,MS3000將這一的磁盤技術融入高性能體系架構之中,大幅提升磁盤的IO響應能力。此外,通過自動分層存儲和自動數據遷移機制,能夠將數據熱點與SSD磁盤進行的融合,使存儲陣列只需要配置少量SSD磁盤,就能獲得整體性能的大幅提升。
(二)基于Cell的智能資源管理
Cell,形象稱之為“細胞”,指帶“活性”的數據單元,是MS3000進行存儲資源管理的基本單位。MS3000采用Cell機制從數據塊底層改變了傳統的卷(LUN)管理機制,并在此基礎上構建了的存儲虛擬化架構,實現了資源的精細化管理和彈性調度。
傳統意義的存儲邏輯資源管理是以卷(LUN)為基本的操作單元。LUN、RAID、磁盤三者是串行關系,一旦LUN分配之后,LUN所在的空間就被牢牢固化到具體的RAID類型和磁盤之上,不僅性能、容量難以擴展,而且配置改動困難。任何一次資源配置的改動都是“傷筋動骨”,最嚴重的情況是整個應用需要重做。
ICMT(Intelligent Cell Management Technology,基于Cell的智能資源管理技術)是宏杉科技的一項創新技術。采用ICMT技術后,LUN所對應的不再是一整塊的RAID空間,而是由多個Cell組成的一個邏輯空間。LUN不關心Cell采用的是何種的RAID方式,也無需知道Cell所在的實際位置。MS3000以Cell為核心來進行邏輯資源的管理,破除LUN與RAID、Disk之間的捆綁關系,在存儲陣列內部形成的虛擬化架構。
容量彈性配置:初始空間分配時,系統自動在Cell池中獲取存儲空間,無需管理員。此后,再通過自動精簡配置技術實現空間的自動增長。比如:應用系統需要1TB的邏輯空間,存儲陣列初始只為其分配500GB的物理空間,當應用的實際容量接近或達到500GB時,會按照預設策略為應用系統分配新的物理空間,比如再分配200GB,使得實際的物理空間達到700GB。通過ICMT和自動精簡配置技術,應用系統只需向存儲陣列提出空間需求,而不關心資源的空間限制和物理位置,由存儲系統自動進行容量的彈性配置和管理。
自動分層存儲:采用ICMT技術后,LUN與RAID、磁盤之間沒有綁定關系。通過基于Cell的數據拷貝和遷移,可以依據數據的訪問頻度,實現數據在不同的磁盤介質上的自由流動,從而實現自動的分層/分級存儲。比如對于熱點的數據,將其放置在SSD磁盤上;對于非熱點的在線數據,將其放置在高速SAS盤上;對于歸檔/備份數據,將其放置在低速SAS盤上,并將其休眠。通過ICMT和自動分層存儲策略,解決動態數據熱點的性能問題。
(三)創新的CRAID技術
傳統的RAID機制是以硬盤為基本的操作單元,當硬盤內出現少量壞塊后,整塊硬盤會被作為問題硬盤“踢”出RAID組,然后在熱備盤上對整塊硬盤的數據進行重建。隨著硬盤容量的急劇增大,這種粗顆粒度的RAID機制遇到了巨大的挑戰,不僅數據重建過程漫長,而且會消耗大量的系統資源。例如,1塊2TB的SATA硬盤的RAID5重建時間,在無流量壓力的情況下需要20個小時,在有流量壓力下需要數天甚至超過一個星期的時間。
CRAID(基于Cell的RAID技術)是宏杉科技在RAID機制上的一項創新技術。在CRAID環境中,建立傳統的RAID組之后,系統會再將RAID空間劃分成一個個的小數據塊,稱之為Cell,然后以Cell為單元進行資源的管理。比如當磁盤內出現部分數據壞塊時,其影響的只是壞數據塊所在的Cell,系統只會針對這個Cell進行數據重建,而磁盤的其它數據部分不會受到影響。CRAID通過Cell來實現對磁盤的精細化管理,不僅提高了對硬盤故障的容忍度,而且將數據重建的效率提高了數倍,具體包括:
同一RAID組允許多塊硬盤出現介質故障:在RAID組內,只要同一Cell內的兩個數據塊不同時出現故障,RAID組允許多塊硬盤發生介質損壞,而數據不會丟失。
容忍任意三塊磁盤物理故障:傳統RAID方式,RAID5/6的磁盤利用率較高,但數據丟失風險較大,RAID5只允許壞1塊硬盤,RAID6只允許同時壞2塊硬盤;相對之下,RAID1/10等安全性較高,但空間使用率只有一半,并且同為鏡像的兩塊硬盤一旦同時出現物理故障,數據同樣丟失。在保證數據安全、磁盤空間使用率和性能的基礎上,宏杉科技CRAID2.0技術,打破了傳統RAID技術的瓶頸限制,采用三重數據校驗機制,可允許同一個磁盤組中任意三塊硬盤出現整盤物理故障,數據不丟失。
只重建數據Cell:如果硬盤出現嚴重故障(比如物理故障)需要數據重建時,CRAID只對已有數據的Cell進行重建,空閑Cell不重建。
局部重建:如果硬盤發生暫時性故障(比如被拔出后快速插回), CRAID只重建數據發生變化的Cell,不對整個硬盤進行重建。
快速重建:如果硬盤發生不損壞(存在部分介質錯誤),CRAID只對發生介質錯誤的Cell進行校驗重建,其它數據通過拷貝的方式重建。
(四)完善的硬盤安全策略
傳統意義的存儲安全,主要關注系統冗余性、數據保護二個方面,對硬盤安全的關注度不高。但是,據統計,存儲系統的硬件故障90%以上都是由硬盤故障引發的。可以說,硬盤的安全才是存儲安全的根本。
在硬盤安全方面,MS3000建立了一整套完善的機制,通過主動式硬盤診斷中心(IDDC),在硬盤檢測、故障修復、故障處理三個環節實現了對硬盤故障的主動預防、快速修復和減少誤判,以達到將硬盤故障導致的宕機時間減少80%的目標。
主動式硬盤檢測:傳統的硬盤故障處理是一種事后模式,即在發生故障后進行修復。MS3000的硬盤診斷機制是一種故障前的主動檢測。在系統正常運行過程中,硬盤檢測模塊會周期性的檢測數據盤的RAID校驗信息和對空白盤、熱備盤進行全盤掃描,從而能夠比應用系統更早感知到硬盤故障,并提前啟動對應的修復措施。
快速故障修復:在檢測到硬盤故障后,MS3000支持多種數據修復策略。對于硬盤的假性故障,可以通過自動的硬盤上/下電等操作進行修復;對于硬盤的少量壞塊,可以采用硬盤的Remap和RAID/CRAID機制進行壞塊替換;對于硬盤的大量壞塊,可以通過CRAID技術進行快速重建。
硬盤故障確診:硬盤的故障誤判,在存儲系統中是一種常見的現象。為了減少對硬盤故障的誤判,對于初次檢測發生故障的硬盤,會在硬盤檢測中心再次進行硬盤檢測和修復,將硬盤故障的誤判減到。
(五)高可靠設計
在硬件架構上,MS3000采用全冗余模塊化設計、支持多控群集系統,可容忍多控制器故障,實現系統超過99.999%的可用性,保護業務穩定的在線運行。MS3000實現了數據通道的端到端冗余,主要模塊均支持即插即用和快速更換。存儲系統支持硬盤緩上電技術,避免大量硬盤同時上電時,引起電流過載,跳閘等風險。
冗余架構:數據從服務器寫入硬盤,會經過主機通道、控制器、緩存、硬盤通道、硬盤柜、硬盤等組件。在整個數據的通道上,MS3000采用冗余架構,保障系統可靠性。MS3000可采用四控制器集群配置,當控制器發生故障時,能夠自動實現業務切換;MS3000采用緩存鏡像機制,寫緩存被一式多份保存,并且能在掉電后,將緩存數據下刷到保留硬盤;MS3000支持ALUA多路徑機制,能夠實現主機路徑的故障切換;MS3000的雙SAS鏈路設計,為每個SAS硬盤柜提供兩個冗余的外接端口,當其中一條鏈路發生故障時,自動進行路徑切換;MS3000采用雙接口SAS硬盤,提供兩條數據通路,實現硬盤鏈路的冗余互備。
模塊化設計:MS3000控制器的機箱、控制器、電源、風扇、電池、主機接口卡等主要組件采用模塊化設計,支持單獨組件的熱插拔和在線更換。當個別組件發生故障時,能夠實現快速的故障隔離和組件更換,避免對整個系統造成大的影響。
多類型IO接口卡:MS3000每個控制器配置多個IO接口卡插槽,可根據需要靈活選擇iSCSI、FC、FCoE等類型的接口卡。通過接口卡的靈活選擇,可輕松搭建IP SAN、FC SAN、混合SAN等存儲環境。
完善的供電和冷卻系統:MS3000采用冗余電源設計,電源模塊提供完善的保護功能,能夠在輸出過流、輸出短路、輸出過壓等異常情況下保證設備的安全性;MS3000的渦輪風扇能夠根據溫度變化自適應調整;MS3000控制器上、下軸對稱設計,不僅提高了風扇的冷卻效果,而且使得單個風扇發生故障的情況下,整機的冷卻效果不受大的影響。
在軟件架構上,MS3000采用宏杉科技自主研發的存儲操作系統,支持多控群集工作模式,可容忍多控制器軟硬件故障,保證業務不中斷運行。
緩存掉電保護:采用緩存降落技術,當雙控存儲突然掉電后,通過雙控存儲自帶的電池,將緩存數據下刷到硬盤中進行保存,能夠保證緩存中的數據不丟失。
緩存凍結技術:當數據盤發生閃斷或者故障等問題導致數據無法寫入時,能夠將緩存中的數據進行凍結,待數據盤故障修復后將凍結的緩存數據下刷到數據盤,保證數據不丟失。
控制器自愈技術:支持寫緩存鏡像,當雙控存儲的兩個節點同時出現異常(死機或軟硬件故障等)時,存儲操作系統能迅速自動修復至正常運行狀態,且保證緩存數據不丟失,業務不中斷。
(六)豐富的數據保護功能
在采用全冗余高可靠設計、完善的硬盤安全策略的基礎之上,MS3000還能夠提供豐富的數據保護功能,包括連續數據快照、數據復制、數據鏡像、對稱雙活等特性。通過這些特性,實現了從在線到近線、從本地到遠程的數據管理和保護,為用戶輕松提供多層次、跨地域的存儲解決方案。
數據快照:MS3000的連續數據快照功能,可以為數據卷創建多個基于增量的歷史時間點拷貝。當發生數據“軟”故障,比如軟件程序導致的數據損壞、病毒破壞、意外刪除等,可以通過對合適的時間點標記進行“回滾”來快速恢復數據。該功能特別適用于關鍵性業務的連續數據保護。
數據復制:MS3000的數據復制功能,可以為用戶數據實現異地的備份,在發生意外災難時能夠對數據進行快速恢復,確保用戶的業務持續性。MS3000通過IP接口能夠與廣域IP鏈路無縫對接,無須協議轉換就實現跨IP廣域網的遠距離數據災備,有效降低災備鏈路成本。
數據鏡像:MS3000的數據鏡像功能,通過在兩臺硬盤陣列之間建立鏡像數據,為主數據保存一份同步的實時鏡像。每一個寫入的IO都會同時保存到主存儲和鏡像存儲上,當主存儲發生故障時,可以由鏡像存儲提供存儲業務。
對稱雙活:MS3000的對稱雙活存儲技術,可以不需要引入任何第三方軟硬件,直接通過兩臺MS3000系列存儲陣列實現兩臺存儲的雙活工作,互為冗余。當其中一臺存儲發生故障時,可由另一臺存儲實時接管業務,實現RPO、RTO為0。這是一簡單、高效的新型雙活存儲技術,可以有效利用災備系統的資源,大幅提升投資有效性。
(七)全面支持IPv6
支持IPv4、IPv6雙協議棧,主機和存儲之間可以通過IPv4/v6協議構建IP SAN存儲網絡,管理終端和存儲之間可以通過IPv4/v6協議構建帶外管理網絡,存儲與存儲之間可以通過IPv4/v6協議構建數據復制網絡,以滿足不同應用場景下的IP部署、應用和管理需求。
(八)人性化的管理方式
MS3000提供簡潔、完善的圖形化管理界面,對存儲系統中所有的硬件設備能夠直觀、動態的顯示其狀態,讓用戶能夠所見即所得。MS3000通過應用相關的引導界面,管理員只需簡單的點擊鼠標,設置應用類型和空間大小等信息,就能輕松完成資源分配。
MS3000支持EventLog、指示燈告警、控制臺告警、蜂鳴器告警、SNMP告警、郵件告警、短信告警等多種告警機制。在告警處理上,MS3000支持故障事件和告警聯動方式自定義,管理員可為每種事件配置不同的告警聯動方式。
MS3000支持集中式管理,不僅支持通過SNMP TRAP實現狀態查詢、告警上報,還為主要的管理功能提供了WebService調用接口,方便進行第三方的統一管理,支持SMI-S標準。
MS3000提供完善的性能監控機制,不僅實現對控制器、LUN、Cell、RAID、硬盤等各個層面的性能監控,還能提供豐富的性能報表。
(九)面向閃存的智能存儲平臺
閃存硬盤的高性能已經獲得了業界的一致認可,借助ODSP存儲操作系統,MS系列存儲將這一的硬盤技術融入其高性能體系架構之中,提供的閃存融合解決方案。
智能介質識別實現性能:ODSP存儲操作系統,可以智能識別后端存儲介質,針對閃存硬盤,自動執行閃存優化算法,減少硬盤操作頻率,縮短IO路徑,提供性能。
全局磨損平衡提升閃存壽命:在CRAID3.0的基礎上,融合閃存特性,形成的CRAID3.0閃存優化技術,能夠將每個閃存硬盤切成若干小塊,形成全局資源池,再通過一定的離散算法,智能的將IO平均分布到所有小塊上,從而實現全局磨損平衡,大幅提升閃存的使用壽命。
全面兼容傳統陣列有效保護投資:基于ODSP統一存儲平臺,MS系列存儲全閃存配置與現有傳統陣列全面兼容,可以輕松的構建分層、雙活、持續數據保護、本地/廣域災備等完善的數據加速與保護解決方案,避免數據孤立,實現數據自由流動,有效保護用戶投資。
(十)ODSP開放式數據存儲平臺
MS3000創新性地采用“開放式數據存儲平臺”(ODSP,Open Data Storage Platform),能夠通過接口開放、規格功能定制、行業特性開發移植等方式,將存儲系統真正與用戶業務系統無縫融合,使存儲不再是一個傳統的“數據存取黑盒子”。
在硬件平臺上,MS3000基于Intel平臺的模塊化設計,不僅能夠按需配置組件,而且能夠提供硬件接口卡的定制;在軟件架構上,能夠提供開放的編程接口(API),支持功能特性植入和二次開發;在管理接口上,實現集中式圖形化管理,并提供完善的命令行界面/SNMP/WebService接口。宏杉科技根植于中國本土的研發團隊,不僅能提供研發級的技術支持,還能提供定制開發能力和快速的響應能力。
(十一)全系列產品兼容,平滑升級
基于ODSP統一軟件平臺,MS3000可與MS全系列產品兼容,不僅支持跨產品系列的數據復制、鏡像,還支持平滑升級。通過更換控制器,可實現低端產品向產品的升級,升級過程中無需數據遷移,有效保護用戶投資。
產品規格
項目描述 | MS3100 | MS3300 |
處理器 | Intel多核處理器 | Intel多核處理器 |
控制器數 | 4/8 | 4/8 |
緩存(每雙控) | 32GB | 64GB |
二級緩存(每雙控) | 4.8 TB(隨控制器擴展) | |
IO模塊類型 | 1/10/40Gb 以太網模塊、8/16Gb FC模塊、10Gb FCoE模塊 、24/48Gb SAS模塊等 | |
硬盤類型 | SSD、SAS、NL-SAS、SATA | |
硬盤數(每雙控) | 516 | |
全閃存配置硬盤數(每雙控) | 250 | |
Storage pool數(每雙控) | 60 | |
每Pool支持的LUN數(每雙控) | 1024 | |
硬盤檢測與診斷 | 支持周期性硬盤檢測 支持硬盤檢測速度的智能動態調整 | |
RAID級別及熱備特性 | RAID/CRAID(CRAID2.0) 0、1、10、5、6等 支持專用熱備、全局熱備、空閑硬盤熱備 | |
CRAID特性 | CRAID組允許多塊硬盤發生介質錯誤,容忍任意三塊磁盤物理故障,支持普通重建、局部重建、快速重建 | |
LUN同步特性 | 支持不同步、校驗同步、快速同步 | |
操作系統支持 | AIX、HP-UX、Solaris、Windows、Linux、VMware等 | |
主機多路徑支持 | 兼容支持ALUA特性的多路徑軟件 | |
基礎管理軟件 | MacroSAN管理套件,含基本存儲管理、CRAID、系統監控、日志及告警等功能 | |
管理模式 | 支持圖形化、命令行界面,提供webservice訪問接口,提供SMI-S、Cinder管理接口 | |
快照功能 | 單卷支持多個快照時間點,支持快照回滾、快照視圖 | |
復制功能 | 支持遠程復制功能,能夠提供1:2、連跳、64對1點的復制功能 | |
高級特性 | 自動精簡配置、智能分層存儲、自動數據遷移、性能監控、數據快照、數據復制、數據鏡像、對稱雙活、存儲異構虛擬化、服務質量控制(QoS)、重復數據刪除、數據壓縮等 | |
擴展特性 | MacroSAN 重復數據刪除 MacroSAN 多租戶功能 | |
性能 | IOPS=154985.90 (SPC-1測試結果) | |
NAS特性(可擴展) | 支持CIFS、NFS、FTP等協議,支持雙機、集群模式 | |
虛擬化支持 | 虛擬機支持:VMware、Citrix、Hyper-V、KVM等 | |
虛擬化環境增值特性:支持VMware VAAI、VASA、SRM等 | ||
電源輸入 | 輸入:100V~127V/200V~240V AC;60Hz/50Hz | |
溫度 | 工作溫度:0°C -40°C;推薦10°C -35°C 非工作溫度:-20°C -60°C | |
濕度 | 工作濕度:10%-85%,無凝結;推薦20%-80%,無凝結 非工作濕度:10%-90%,無凝結 |