存放裝置架構分析

來源:互聯網
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磁碟陣列是最常用的存放裝置,從最簡單的單控磁碟陣列到複雜的矩陣交換結構的多控陣列,可以滿 足不同層級的應用需求。單控磁碟陣列組成比較簡單,其核心是一個RAID控制器,一個機櫃中可以配置 十多塊磁碟,通過RAID控制器實現RAID功能。這種磁碟陣列通常會支援邏輯卷管理的功能,可以將RAID 裝置池化,然後根據應用需求匯出不同的LUN裝置。在匯出協議這一塊,通常會採用ISCSI協議,滿足低 端IPSAN的應用需求。

單控磁碟陣列的最大優勢是成本低,但是可靠性比較差。RAID控制器出現 問題時,無法提供持續儲存服務。為此,在單控的基礎上發展成雙控磁碟陣列。雙控磁碟陣列可以分為 Active-Standby,Active-Active工作模式,前者工作模式比較簡單,Standby的控制器需要對Active控 制器進行心跳監測,一旦發現Active控制器出現問題時,可以接替該控制器的角色,繼續為使用者提供存 儲服務。Active-Standby增強了系統可用性,但是,沒有因此帶來輸送量的提升。Active-Active不僅增 強系統可用性,而且提升了儲存系統效能。在實現上,後者複雜了很多,不僅要解決儲存共用的問題, 而且需要兩個控制器進行記憶體同步。為瞭解決控制器間高效記憶體同步的問題,可以採用PCI-Express的非 透明橋技術。

通常我們看到的IPSAN磁碟陣列就是一個Box,儲存容量是有限的,在面向中端使用者 的應用中,需要容量與效能更高的存放裝置。為此,出現了一個機頭帶一堆盤櫃的存放裝置,該類裝置 的結構如下圖所示:

機頭通過multipath的方式串連所有盤櫃,所有盤櫃通過環形串連的方式串聯起來。 這種系統串連方式比較簡單,帶來的問題是盤櫃數量會影響系統IO效能。在老系統中,後端是通過FC總 線互連的,在現有的很多系統中都是通過SAS匯流排進行互連。這種儲存系統擁有獨立的控制裝置,因此具 有很強的處理能力,不僅可以實現單個磁碟裝置中的RAID,卷管理,而且可以實現儲存虛擬化、快照和 檔案系統等複雜功能。但是,單個控制器容易引入單點故障問題,因此,很多存放裝置廠商提供的裝置 多為雙控制節點的架構。如EMC的VNX的存放裝置就採用諸如此類的雙控架構:

雙控多機櫃的方式雖然可以滿足容量上的需求,但是很難滿足一些高效能應用的需求。通過 擴充磁碟櫃可以實現容量的擴充,但是,系統的匯出介面以及後端的盤櫃串列結構會是系統的IO效能瓶 頸點。為此,雙控多機櫃的架構很難在高端儲存應用得以應用。

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