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小身材有内涵:IBM V3500技术解析
来源: | 作者:yqb67c81758 | 发布时间: 2018-05-15 | 836 次浏览 | 分享到:
在以往,厂商在对中高端存储系统进行宣传的时候,总是集中强调其所具备的高级功能,这些功能不但能够帮助用户简化管理,还能有效地降低初始投入成本和总体拥有成本。出于同样的目的,中小企业用户可能更迫切需要这些功能来控制成本和简化IT。

随着标准化硬件的普及,以及中低端市场的旺盛需求,越来越的厂商开始将以往中高端市场才具有功能集成到了中低端存储阵列之上。那么这些功能背后的技术是怎样的?这种类似于高端设备“缩减版”产品是否能够满足中小企业复杂多变IT环境下的需求?本文将以IBM V3500为例,剖析其技术原理以及给用户带来的好处。

IBM V3500概览
IBM V3500是IBMStorwize家族中的一员,其之上还有v3700和v5000,它们都源于IBM在中端存储市场上的突破性产品——2010年推出的Storwizev7000。其底层均采用同样的代码,并移植了IBM另一个存储产品XIV的图形管理界面,同时也提供命令行管理方式。IBM V3700和v7000均全球发售,但v3500只针对中国发售,相当于是针对中国中小企业用户需求而专门定制的一款存储产品。


v7000发布在前,不管是底层代码还是管理风格方面,v3000系列与v7000一脉相承,所以业内有v3000是v7000“缩减版”的说法。IBM认为,v3000系列产品的推出,主要针对用户磁盘利用率低,但对性能需求又不断增长的情况,所以在v3000中添加了存储虚拟化、自动分层存储优化以及SSD支持等功能。

IBM Storwize v3000系列主要针对企业入门级市场,以替换原有的DS3500。其中v3700替代DS3500的中上市场(企业级市场),提供多种主机接口类型(FC、SAS、iSCSI和FCoE)以及FlashCopy 升级和Turbo 性能等功能,以满足不同的用户环境。V3500则替代DS3500的下端市场,甚至将延伸至入门级以下市场。IBM认为,这两款产品主要区别体现在应用场景和需求之上。V3500主要针对预算紧张、对性能要求较高,但对容量要求并不旺盛的用户,且主要针对iSCSI市场。


上图为v3500与v3700对比图,可以看出v3500与v3700的区别并不大
由上图可知,v3500有两种型号,分别采用3.5英寸和2.5英寸硬盘。最大可支持24块2.5英寸硬盘的型号,和最大支持12块3.5英寸硬盘的型号。与原来的DS3500相比,v3000系列最大的不同之处就是支持内部虚拟化,这一技术是实现诸多高级功能的基础保障。这一技术几乎已经成为目前新一代企业入门级存储的标配技术,也是判断新旧存储系统的主要依据之一。那么这项技术有何神奇之处呢?在稍候的篇幅中,将详细剖析这一技术。

IBM V3500硬件赏析
目前主流存储设备几乎都是采用的标准化的X86硬件,其原因在于性能强大,且维护性好,生态系统繁荣。尽管目前大多数厂商都不再过分强调硬件,转而强调其软件功能,但硬件配置是存储系统最基本的保障,也是软件功能实现的载体。那么v3500的硬件是如何配置的呢?下面一起来欣赏一下。


IBM V3500正面,ZDNet企业解决方案中心收到的是24盘位2.5英寸硬盘型号的产品,配置了6个1TB 6Gb/s 近线SAS硬盘(最左边6块)


v3500背面,配备双控制器,采用双电源、双风扇冗余设计


电源模块(下)与控制器模块(上)


控制器模块全貌



处理器,采用Intel公司基于Sandy bridge架构的X86处理器


V3500中使用的SSD,由SanDisk制造生产,32G容量,采用SATA接口
这块SSD的作用在于当控制器突然掉电的情况下,能够将控制器缓存中的数据写入此SSD中,以达到数据不丢失的目的。

接下来看一下v3500中的主机端口,这是v3500的特色之一。其提供了FC、iSCSI和SAS三种主机接口,以方便用户能够根据实际IT环境进行灵活选择。


FC适配卡
这在v3500中是一个可选项,ZDNet企业解决方案中心收到的这台阵列中,这张FC适配器采用PMC PM8032 Tachyon QE8芯片,主要用于满足性能要求苛刻的用户环境,其最大可支持4端口 8Gb/s FC,原生X8 PCIe 2.0通道,并支持全端口的双向数据传输。由此可见,v3500的这一可选配置主要是面向性能需求苛刻,但对容量需求不明显的环境。


V3500中的6Gb/s SAS端口(图右4个端口),但在v3500中,其最多只支持3个端口


V3500中采用的SAS控制器芯片
PMC PM8018c SAS HBA控制器芯片最高可支持16个SAS/SATA 端口,并能够支持PCIe 3.0接口,为高带宽提供了充足条件。


上图为SAS扩展器,采用的仍是PMC公司产品,其最多可接36个6Gb/s SAS/SATA硬盘


图左红框内为两个千兆以太网接口,其下配置了两个USB接口

除了支持FC和SAS主机接口以外,v3500还支持iSCSi端口。在每控制器中,v3500提供了两个千兆以太网接口,以用于iSCSI连接。同时,这两个以太网端口还用于Web浏览器管理界面。

综上所述,可以看出,v3500每控制器使用了一颗Intel公司推出的第三代Sandy Bridge架构处理器,并每控制器配置了4G高速缓存,与v3000系列所要替换的DS3500相比,硬件配置明显提升,为存储系统性能提供了保障。同时,在SAS控制器方面,其采用以多端口、高性能闻名的PMC公司产品,最大限度保证了数据传输的效率。据ZDNet企业解决方案中心对v3500的架构分析认为,v3500其最高数据传输速度可达每秒2.4GB(使用SSD情况下)。

当然这只是硬件部分的配置,整个存储系统的性能发挥不仅取决于硬件,更重要的还在于软件,即技术实现部分。那么接下来将继续剖析v3500各种高级功能背后的技术特点。

内部虚拟化:新一代存储系统分界线

随着企业需要存储的数据越来越多,硬盘容量越来越大,传统存储阵列上所采用的数据保护方式RAID已经越来越难适应用户的需求。并且,用户对于提高存储利用率的需求越来越强烈,业务的灵活性也迫使存储系统需要高度灵活。传统的RAID技术已经越来越难适应这些需求,这些因素促使其必须进行改变,存储虚拟化技术由此诞生,在业内,也有厂商出于宣传的需要,将其称为“RAID 2.0”。

传统的RAID方式,是将硬盘组成RAID之后,就直接到了“卷(Volume)”层,服务器就可识别。而所谓的“RAID 2.0”技术是在卷(Volume)和RAID组之间再添加一个虚拟层,打破RAID组与卷之间的联系,实现解耦合。以v3500为例,我们来仔细看一下。


IBM Storwize v3500存储示意图
如上图所示,v3500底层硬盘仍会组建RAID组,但组建RAID组之后,其并不提供容量,而是引入了IBM一个新的名词——“MDisk”。在MDisk上再切成为碎片“Extent”,最后将所有的“Extent”集合成资源池“Pool”。而“Volume”则由“Pool”中的多个连续或者随机的“Extent”组成。具体如下图:


IBM Storwize v3500中的MDisk与Volume的关系

上图中,MDisk1、MDisk2和MDisk3分别代表不同的RAID组,这三个MDisk共同组成Storage Pool,这样不但解决了RAID组无法使用太多硬盘的缺陷,还解决了RAID组无法提供更多高级功能的问题。而从这一点也可看出,新一代的存储设备尽管其内部仍有RAID阵列卡,也会组建RAID组,但更多的高级功能却是由X86处理器提供,而诸多的高级功能实际上是基于这个新添加的存储虚拟化层,本身跟RAID技术没有太大关系,所谓的“RAID 2.0”也就无从谈起。

添加这个虚拟层之后就可实现很多以往中高端存储才具备的功能,例如自动精简配置、Volume在线扩容等。精简配置能够起到初始成本节省的目的,如在ZDNet企业解决方案中心收到的v3500,其配备了6块1TB近线SAS盘,其设置如下图:


如上图,每块1TB近线SAS盘在系统中识别到的实际容量是931GB,总容量为5.46TB。其中1块硬盘用于热备,剩余容量4.55TB。


采用RAID 5之后的实际物理容量。使用RAID5会牺牲一块硬盘的容量,所以其实际可用容量为3.6TB(上图灰黑色柱体);其中,最低端的蓝色柱体为已使用的实际容量(435GB),最上绿色柱体为已分配的总容量(5TB)


上图为已经分配的卷(Volume),总容量已经超过了v3500的实际物理容量(3.6TB),但实际存储了数据的空间只有(435GB),所以尽管已经超过了实际物理容量,v3500仍旧能够划分更多的卷,这就是自动精简配置的优势,可降低初始投入成本。

其背后的原理就是,这些卷(Volume)都是由Extent碎片组成,所以能够根据实际需要的存储空间来分配所需的Extent。同时,还可对实际分配卷进行扩容与收缩,相当于增删卷中Extent的数量,这是之前的传统存储很难做到的。

在v3500中,组成Volume的Extent碎片可以是连续的,也可以是随机。根据不同的应用需求,v3500提供了三种组成方式。第一种模式就是上面图中显示的随机Extent组成模式。


第二种则是连续模式,如上图


第三种则是映像模式(Image mode),如上图。这是一种特殊的连续模式,其由一个MDisk形成一个Volume,主要用于迁移已有的存储数据。

篇幅所限,IBM Storwize v3500中的主要硬件配置和特点技术就介绍到这。这些软硬技术的结合能够提供强健的性能和功能,但对于一款好的产品而言,尤其是针对中小企业市场的产品,易用性也非常重要。在下篇文章中,我们将着重介绍IBM V3500的易用性,敬请关注!

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