MacroSAN MS5000是宏杉科技推出的新一代面向云計算的中存儲產(chǎn)品，其采用的設(shè)計理念和技術(shù)架構(gòu)，面向大、中型數(shù)據(jù)中心提供高性能的、安全可靠的、資源彈性部署的存儲平臺。

    在云計算帶來新一代數(shù)據(jù)中心技術(shù)融合和技術(shù)變革的背景下，終端的多樣化與海量化、應(yīng)用的虛擬化與分布化、數(shù)據(jù)中心的大型化對存儲系統(tǒng)帶來巨大挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)存儲系統(tǒng)在新一代數(shù)據(jù)中心需求面前捉襟見肘：半手工式使用和管理、低速低并發(fā)訪問性能的硬件結(jié)構(gòu)，單一存儲介質(zhì)的技術(shù)成本局限、預(yù)設(shè)和固定的應(yīng)用與存儲資源綁定、封閉式數(shù)據(jù)管理等缺陷都嚴重制約著數(shù)據(jù)中心的發(fā)展。以云計算為代表的新一代應(yīng)用系統(tǒng)對存儲系統(tǒng)軟硬件設(shè)計提出了嚴峻挑戰(zhàn)，要求數(shù)十倍地提高性能、實現(xiàn)動態(tài)配置和自動化管理、實現(xiàn)應(yīng)用驅(qū)動和智能化管理、大幅降低一次性采購成本、能耗和人員維護管理成本。局部功能的增加和改進已無法應(yīng)對，必須對傳統(tǒng)存儲軟硬件架構(gòu)進行變革性設(shè)計和根本性創(chuàng)新。

    在硬件架構(gòu)上，MS5000創(chuàng)新性地采用芯片技術(shù)，設(shè)計出高性能和高可靠的硬件結(jié)構(gòu)，為海量應(yīng)用并發(fā)提供了大緩存、高帶寬、高處理能力的百G級硬件平臺。在資源管理上，MS5000采用基于Cell的虛擬化技術(shù)，通過創(chuàng)新的ICMT管理機制，實現(xiàn)資源的彈性部署。在可靠性上，MS5000除了采用雙控全冗余模塊化設(shè)計、提供豐富的數(shù)據(jù)保護特性外，還通過創(chuàng)新的CRAID技術(shù)和IDDC硬盤診斷安全機制，將硬盤故障導(dǎo)致的宕機時間和機率減少80%。此外，MS5000基于開放式數(shù)據(jù)存儲平臺（ODSP），能夠通過接口開放、規(guī)格功能定制、行業(yè)特性開發(fā)移植等方式，將存儲系統(tǒng)真正與用戶業(yè)務(wù)系統(tǒng)無縫融合。

MS5000系列存儲整機視圖

MS5000系列產(chǎn)品功能與特性

（一）高性能體系架構(gòu)

    在架構(gòu)設(shè)計上，MS5000采用了業(yè)界的技術(shù)，包括超大緩存擴展、PCI-E 3.0、SAS 3.0、SSD等，構(gòu)建了端到端的的高性能存儲平臺。

（1）大容量智能緩存管理

    緩存調(diào)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(shù)上的限制，傳統(tǒng)存儲陣列的緩存容量小，擴展困難，而且調(diào)優(yōu)管理非常復(fù)雜。在云計算環(huán)境下，存儲的并發(fā)I/O訪問量快速增長，數(shù)據(jù)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。

    MS5000在支持超大容量緩存的同時，采用業(yè)界的智能緩存管理機制，大大提升了緩存的效率。

    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，MS5000支持24-384GB的靈活配置，用戶可根據(jù)實際的應(yīng)用需求來選擇。相對于采用更高的產(chǎn)品型號來增加性能的傳統(tǒng)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(diào)度：MS5000采用智能緩存調(diào)度機制，對全局性緩存進行管理。不僅單個控制器內(nèi)的讀、寫緩存可根據(jù)實際情況動態(tài)調(diào)整, 而且兩個控制器的緩存也無需對稱分配，以充分發(fā)揮控制器的性能。在具體調(diào)度策略上，讀、寫緩存被劃分為預(yù)留、共享、突發(fā)三大區(qū)塊，以滿足LUN的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(tǒng)的緩存使用非常高效。

    數(shù)據(jù)安全可靠：在緩存數(shù)據(jù)的安全性上，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(shù)據(jù)能夠被下刷保存到存儲陣列的前四塊硬盤（保留硬盤）里。當(dāng)供電恢復(fù)后，能夠從保留硬盤中將數(shù)據(jù)恢復(fù)回來。

（2）高性能SAS/SSD硬盤

    SAS硬盤技術(shù)：SAS硬盤是硬盤領(lǐng)域的一次技術(shù)變革。SAS硬盤在繼承SCSI硬盤穩(wěn)定、可靠性等優(yōu)點的基礎(chǔ)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硬盤等。由于這些優(yōu)勢，SAS硬盤已經(jīng)成為了主流的硬盤技術(shù)，并且將服務(wù)器、存儲陣列兩個不同領(lǐng)域的硬盤進行了統(tǒng)一。如今的SAS硬盤不僅同時支持15000/10000/7200轉(zhuǎn)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硬盤的高性能已經(jīng)獲得了業(yè)界的一致認可，MS5000將這一的硬盤技術(shù)融入高性能體系架構(gòu)之中，大幅提升硬盤的IO響應(yīng)能力。此外，通過自動分層存儲和自動數(shù)據(jù)遷移機制，能夠?qū)?shù)據(jù)熱點與SSD硬盤進行的融合，使存儲陣列只需要配置少量的SSD硬盤，卻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(shù)據(jù)單元，是MS5000進行存儲資源管理的基本單位。MS5000采用Cell機制從數(shù)據(jù)塊底層改變了傳統(tǒng)的卷（LUN）管理機制，并在此基礎(chǔ)上構(gòu)建了的存儲虛擬化架構(gòu)，實現(xiàn)了資源的精細化管理和彈性調(diào)度。

    傳統(tǒng)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、硬盤三者是串行關(guān)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類型和硬盤之上，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(yīng)用需要重做。

    ICMT（Intelligent Cell Management Technology，基于Cell的智能資源管理技術(shù)）是宏杉科技的一項創(chuàng)新技術(shù)。采用ICMT技術(shù)后，LUN所對應(yīng)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(guān)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。MS5000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(guān)系，在存儲陣列內(nèi)部形成的虛擬化架構(gòu)。

    容量彈性配置：初始空間分配時，系統(tǒng)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(shù)實現(xiàn)空間的自動增長。比如：應(yīng)用系統(tǒng)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(dāng)應(yīng)用的實際容量接近或達到500GB時，會按照預(yù)設(shè)策略為應(yīng)用系統(tǒng)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(shù)，應(yīng)用系統(tǒng)只需向存儲陣列提出空間需求，而不關(guān)心資源的空間限制和物理位置，由存儲系統(tǒng)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(shù)后，LUN與RAID、硬盤之間沒有綁定關(guān)系。通過基于Cell的數(shù)據(jù)拷貝和遷移，可以依據(jù)數(shù)據(jù)的訪問頻度，實現(xiàn)數(shù)據(jù)在不同的硬盤介質(zhì)上的自由流動，從而實現(xiàn)自動的分層/分級存儲。比如對于熱點的數(shù)據(jù)，將其放置在SSD硬盤上；對于非熱點的在線數(shù)據(jù)，將其放置在高速SAS盤上；對于歸檔/備份數(shù)據(jù)，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(tài)數(shù)據(jù)熱點的性能問題。

（三）創(chuàng)新的CRAID技術(shù)

    傳統(tǒng)的RAID機制是以硬盤為基本的操作單元，當(dāng)硬盤內(nèi)出現(xiàn)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(shù)據(jù)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(zhàn)，不僅數(shù)據(jù)重建過程漫長，而且會消耗大量的系統(tǒng)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(shù)天甚至超過一個星期的時間。

    CRAID（基于Cell的RAID技術(shù)）是宏杉科技在RAID機制上的一項創(chuàng)新技術(shù)。在CRAID環(huán)境中，建立傳統(tǒng)的RAID組之后，系統(tǒng)會再將RAID空間劃分成一個個的小數(shù)據(jù)塊，稱之為Cell，然后以Cell為單元進行資源的管理。比如當(dāng)硬盤內(nèi)出現(xiàn)部分數(shù)據(jù)壞塊時，其影響的只是壞數(shù)據(jù)塊所在的Cell，系統(tǒng)只會針對這個Cell進行數(shù)據(jù)重建，而硬盤的其它數(shù)據(jù)部分不會受到影響。CRAID通過Cell來實現(xiàn)對硬盤的精細化管理，不僅提高了對硬盤故障的容忍度，而且將數(shù)據(jù)重建的效率提高了數(shù)倍，具體包括：

    同一RAID組允許多塊硬盤出現(xiàn)介質(zhì)故障：在RAID組內(nèi)，只要同一Cell內(nèi)的兩個數(shù)據(jù)塊不同時出現(xiàn)故障，RAID組允許多塊硬盤發(fā)生介質(zhì)損壞，而數(shù)據(jù)不會丟失。

    容忍任意三塊磁盤物理故障：傳統(tǒng)RAID方式，RAID5/6的磁盤利用率較高，但數(shù)據(jù)丟失風(fēng)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(xiàn)物理故障，數(shù)據(jù)同樣丟失。在保證數(shù)據(jù)安全、磁盤空間使用率和性能的基礎(chǔ)上，宏杉科技CRAID2.0技術(shù)，打破了傳統(tǒng)RAID技術(shù)的瓶頸限制，采用三重數(shù)據(jù)校驗機制，可允許同一個磁盤組中任意三塊硬盤出現(xiàn)整盤物理故障，數(shù)據(jù)不丟失。

    只重建數(shù)據(jù)Cell：如果硬盤出現(xiàn)嚴重故障（比如物理故障）需要數(shù)據(jù)重建時，CRAID只對已有數(shù)據(jù)的Cell進行重建，空閑Cell不重建。

    局部重建：如果硬盤發(fā)生暫時性故障（比如被拔出后快速插回）， CRAID只重建數(shù)據(jù)發(fā)生變化的Cell，不對整個硬盤進行重建。

    快速重建：如果硬盤發(fā)生不損壞(存在部分介質(zhì)錯誤)，CRAID只對發(fā)生介質(zhì)錯誤的Cell進行校驗重建，其它數(shù)據(jù)通過拷貝的方式重建。

（四）完善的硬盤安全策略

    傳統(tǒng)意義的存儲安全，主要關(guān)注系統(tǒng)冗余性、數(shù)據(jù)保護二個方面，對硬盤安全的關(guān)注度不高。但是，據(jù)統(tǒng)計，存儲系統(tǒng)的硬件故障90%以上都是由硬盤故障引發(fā)的?？梢哉f，硬盤的安全才是存儲安全的根本。

    在硬盤安全方面，MS5000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(fù)、故障處理三個環(huán)節(jié)實現(xiàn)了對硬盤故障的主動預(yù)防、快速修復(fù)和減少誤判，以達到將硬盤故障導(dǎo)致的宕機時間減少80%的目標。

    主動式硬盤檢測：傳統(tǒng)的硬盤故障處理是一種事后模式，即在發(fā)生故障后進行修復(fù)。MS5000的硬盤診斷機制是一種故障前的主動檢測。在系統(tǒng)正常運行過程中，硬盤檢測模塊會周期性的檢測數(shù)據(jù)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(yīng)用系統(tǒng)更早感知到硬盤故障，并提前啟動對應(yīng)的修復(fù)措施。

    快速故障修復(fù)：在檢測到硬盤故障后，MS5000支持多種數(shù)據(jù)修復(fù)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(fù)；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(shù)進行快速重建。

    硬盤故障確診：硬盤的故障誤判，在存儲系統(tǒng)中是一種常見的現(xiàn)象。為了減少對硬盤故障的誤判，對于發(fā)生初次檢測發(fā)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(fù)，將硬盤故障的誤判減到。

（五）雙控全冗余高可靠設(shè)計

    在硬件架構(gòu)上，MS5000采用雙控全冗余模塊化設(shè)計，不僅實現(xiàn)了數(shù)據(jù)通道的端到端冗余，而且主要模塊均支持即插即用和快速更換。

    雙冗余架構(gòu)：數(shù)據(jù)從服務(wù)器寫入硬盤，會經(jīng)過主機通道、控制器、緩存、硬盤通道、硬盤柜、硬盤等組件。在這整個數(shù)據(jù)的通道上，MS5000采用了冗余的架構(gòu)，保障系統(tǒng)的可靠性。MS5000采用雙控制器設(shè)計，當(dāng)單個控制器發(fā)生故障時，能夠自動實現(xiàn)業(yè)務(wù)切換；MS5000采用緩存鏡像機制，寫緩存被一式兩份保存，并且能在掉電后，將緩存數(shù)據(jù)下刷到保留硬盤；MS5000支持ALUA多路徑機制，能夠?qū)崿F(xiàn)主機路徑的故障切換；MS5000的雙SAS鏈路設(shè)計，為每個SAS硬盤柜提供兩個冗余的外接端口，當(dāng)其中一條鏈路發(fā)生故障時，自動進行路徑切換；MS5000采用雙接口SAS硬盤，提供兩條數(shù)據(jù)通路，實現(xiàn)硬盤鏈路的冗余互備。

    雙活控制器：MS5000的雙控制器不僅僅支持故障冗余，而且支持負載均衡。MS5000的雙控制器平時都處于活動狀態(tài)，承載獨立的業(yè)務(wù)，當(dāng)某個控制器的性能出現(xiàn)瓶頸時，控制器之間能夠自動進行調(diào)整，將部分業(yè)務(wù)遷移到另一個控制器上，從而實現(xiàn)自動的負載均衡。

    模塊化設(shè)計：MS5000控制器的機箱、控制器、電源、風(fēng)扇、電池、主機接口卡等主要組件采用模塊化設(shè)計，支持單獨組件的熱插拔和在線更換。當(dāng)個別組件發(fā)生故障時，能夠?qū)崿F(xiàn)快速的故障隔離和組件更換，避免對整個系統(tǒng)造成大的影響。

    多類型IO接口卡：MS5000每個控制器配置多個IO接口卡插槽，可根據(jù)需要靈活選擇1Gb/s iSCSI、8Gb/s FC、10Gb/s iSCSI、10Gb/s FCoE、12Gb/s SAS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(huán)境。

    完善的供電和冷卻系統(tǒng)：MS5000采用冗余電源設(shè)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(shè)備的安全性；MS5000的渦輪風(fēng)扇能夠根據(jù)溫度變化自適應(yīng)調(diào)整；MS5000控制器上、下軸對稱設(shè)計，不僅提高了風(fēng)扇的冷卻效果，而且使得單個風(fēng)扇發(fā)生故障的情況下，整機的冷卻效果不受大的影響。

（六）豐富的數(shù)據(jù)保護功能

    在采用全冗余高可靠設(shè)計、完善的硬盤安全策略的基礎(chǔ)之上，MS5000還能夠提供豐富的數(shù)據(jù)保護功能，包括連續(xù)數(shù)據(jù)快照、數(shù)據(jù)復(fù)制、數(shù)據(jù)鏡像等特性。通過這些特性，實現(xiàn)了從在線到近線、從本地到遠程的數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)快照：MS5000的連續(xù)數(shù)據(jù)快照功能，可以為數(shù)據(jù)卷創(chuàng)建多個基于增量的歷史時間點拷貝。當(dāng)發(fā)生數(shù)據(jù)“軟”故障，比如軟件程序?qū)е碌臄?shù)據(jù)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(fù)數(shù)據(jù)。該功能特別適用于關(guān)鍵性業(yè)務(wù)的連續(xù)數(shù)據(jù)保護。

    數(shù)據(jù)復(fù)制：MS5000的數(shù)據(jù)復(fù)制功能，可以為用戶數(shù)據(jù)實現(xiàn)異地的備份，在發(fā)生意外災(zāi)難時能夠?qū)?shù)據(jù)進行快速恢復(fù)，確保用戶的業(yè)務(wù)持續(xù)性。MS5000通過IP接口能夠與廣域IP鏈路無縫對接，無須協(xié)議轉(zhuǎn)換就實現(xiàn)跨IP廣域網(wǎng)的遠距離數(shù)據(jù)災(zāi)備，有效降低災(zāi)備鏈路成本。

    數(shù)據(jù)鏡像：MS5000的數(shù)據(jù)鏡像功能，通過在兩臺硬盤陣列之間建立鏡像數(shù)據(jù)，為主數(shù)據(jù)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(dāng)主存儲發(fā)生故障時，可以由鏡像存儲提供存儲業(yè)務(wù)。

（七）全面支持IPv6