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存储那点事:简析模块化存储代表产品

  HP EVA系列:存储底层打散的存储虚拟化技术的先锋

  上述这些问题,就是HP 推出EVA存储器希望解决的。EVA全称是Enterprise Virtual Array,企业级虚拟磁盘阵列,是前Compaq公司(2002年被HP公司并购)Alpha团队流传至今且发扬光大的重要成果(还有一个应该是OpenVMS,可惜True64 UNIX和Alpha芯片这些好东东已经消失了)。

  笔者2000年早期曾经有幸和Compaq公司设计这款控制器的一位华裔科学家深聊过几次,并且通过几次邮件讨论EVA,她多次提到EVA存储阵列设计的最大理念就是突破了磁盘组(RAID group)和物理磁盘之间固定对应的关系,而是把EVA里面的磁盘当作一个统一的单元池来分配,这个池称为disk group(概念上和RAID group类似),而lun将建立在这个由众多磁盘组成的disk group磁盘组里面,更多的磁盘当然可以提供更多的整体性能,这样就一举消除了单个lun只能提供有限的IOPS的性能瓶颈问题。通过底层虚拟化的资源池,从磁盘底层解决了问题,无需用户耗时耗力地干预。

存储底层打散的存储虚拟化技术的先锋

  下图所示,在EVA存储器的配置过程中,把磁盘加入到disk group中去后(如图是8块磁盘),EVA会自动把这些磁盘均分成若干小条块(2MB),建立在该disk group的lun这自动拥有了8块磁盘的整体性能。

存储底层打散的存储虚拟化技术的先锋

  当用户需要该lun或者disk group具备更多的IO性能时,只需要点击一下鼠标,将更多的磁盘加入到disk group中,则数据将自动再平衡,整个过程完全有GUI界面完成,省时省力,底层由ASIC芯片硬件处理,完全不需要担心出错,极大程度上把系统管理从繁琐的存储配置工作中解放出来。

  当然,能够称为Enterpsie级别的阵列(注意EVA的一个字母E代表着Enterprise),是因为EVA还具有一个非常特别的设计思路,即可以自动跨越多个磁盘柜创建disk group,这样一个lun也跨越了多个磁盘柜。当EVA配置了多个磁盘柜时,这种设计思路带来了两个好处

  1. 更大程度地提高了磁盘阵列数据的高可靠性,即使一个磁盘柜down掉也不会影响存储器每个lun的正常工作。(跨磁盘柜做RAID一般只有在传统的高端阵列如HP XP系列和EMC Symmetrix系列才能提供);

  2. 提供了更多的IO并发吞吐能力,每个IO是跨越多个磁盘后端通道从多个磁盘柜中发出;要知道EVA刚刚发布的2002年,从第三方SPC测中可以看到其SPC IOS性能指标上直逼传统意义上的IBM大存储器Shark ESS800,真是让人大吃一惊。

  附:RSS (Redundant Storage Set)是EVA中一个重要的概念: 在Disk Group中逻辑的划分出一个或多个子RAID组,每一组叫做一个RSS,由最少6块,最多11块硬盘组成,RSS的划分由EVA控制器自行控制,人工无法干预。RSS的建议纵向分布,即RSS组中的每一块硬盘纵向分布在被一个disk enclosure中,当然enclosure需要至少也是6个。目前RSS分布情况在CommandView中已经不能看到了,如果想获得,需要使用SSSU或是Navigetor。

  l PSEGs (Physical Segments Allocation): 最小的数据分配单元,大小为2MB。

  l RStores (Reliable Storage Allocation): 基于PSEGs的可靠的数据分配方式,依据不同的VRAID选择,会有不同的组合方式,具体可以参考下图。RStores以Sript方式将数据存储在PSEGs中,Chunk大小为128kb。

  l VG (Virtual Disk): 通过RStores的组合,形成VG,也就是LUN的概念。

  l DG (Disk Group): 顾名思义,有多块物理硬盘组合而成。

  基于以上的机制,EVA可以实现在一个DG中同时出现多块硬盘故障,而不会影响数据的完整性,前提是这些损坏的硬盘不可以在同一时间内属于一个RSS组。

存储底层打散的存储虚拟化技术的先锋

  HP EVA控制器从早期的EVA 2C12D,发展到后来的EVA 5000/3000系列,再到后来的EVA 4000/6000/8000,EVA 4100/6100/8100,到最新的EVA4400/6400/8400,接口和控制器芯片方面不断更新,但是最核心和最有价值的地方还是其底层非常彻底的底层存储虚拟化技术,正是这些设计的原因,笔者称HP EVA系列存储器是存储底层虚拟化技术的先锋。

  HP EVA存储器在和业界其他模块化控制器相比也许不是最快的,但是在大部分情况下使用EVA存储器的IT系统性能都不错,很大程度上得益于这种底层完全虚拟化RAID技术(VRAID)。就像傻瓜数码相机的设计理念一样,简单易用,也许无法把相片拍到极致完美,但是至少是所见即所得。而如果是使用专业相机,如果你不是特别熟悉快门曝光等参数,很多新手用专业相机拍摄的效果也不见得比傻瓜数码相机好。

  最后说一点,虽然把IO从底层打散到多个磁盘可以提高性能,但过犹不及,分散得无限彻底却不一定是件好事。想象一下,如果是多个高IO负荷的应用程序同时共用这些被整体虚拟化后的磁盘资源,也可能会发生互相争抢磁盘资源的情况,因此建议对于不同的高负载应用程序对应的磁盘,分别划分到不同的EVA的disk group中去,实现分散和集中的平衡。HP EVA支持多个disk group,每个disk group中的磁盘底层完全虚拟化打散,也支持动态加入磁盘到任意一个disk group中,做到性能和容量同时提升。

  附:据称HP为了统一存储器命名,EVA不久后将改名为HP StorageWorks P6000系列,具体最新型号参数请参考相关网站和原厂销售人员。

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