【IT168 专稿】与标准化、开放化的X86服务器市场不同，在非标准化的中高端存储市场中，各厂商的存储产品往往基于不同的系统架构，甚至，我们往往还能看见一些有趣的“怪东西”，IBM XIV就是其中的一个典型代表。

　　XIV的前世今生

　　XIV最初源自以色列一家同名的初创公司，XIV创始人、董事会主席则是业内赫赫有名的莫西•雅奈 (Moshe Yanai)，曾在EMC任职CTO，负责主持研发Symentrix DMX系统，被誉为EMC“高端Symentrix之父”。从事多年传统存储系统研发工作的莫西•雅奈对传统存储架构有着更深的理解，也深谙其中的瓶颈所在。

▲图1：XIV公司创始人及董事会主席Moshe Yanai

　　莫西•雅奈于2002年离开EMC，创立了XIV公司以及独特的Nextra系统解决方案。Nextra使用成本较低的硬件(英特尔处理器和SATA驱动器等标准设备)，通过独特的缓存算法把这些X86节点构成集群阵列系统，据称Nextra可提供比光纤通道(FC)存储系统更高的性能水平。随着XIV公司于2007年被IBM收购，Nextra也整合并入IBM系统与科技事业部存储产品线中，与DS8000系统一起担负起IBM高端存储市场突破的重任。

▲图2：IBM XIV系统外观

　　IBM对XIV期许甚高，“从长远来讲，XIV代表了一个潮流的方向，也是能够改写存储经济规则的一款产品。” IBM大中华区系统与科技部电信行业总经理侯淼如是说。事实上，XIV极其适应云存储环境下，要求随需扩展，且工作负载较为复杂的应用环境，因此，XIV也被看做是面向“云”的未来存储架构。

　　日前，XIV刚刚经历新一轮更新换代，已经过渡到第三代产品。IBM XIV G3尽管内部体系结构仍然沿用了上一代产品的全网格架构，但从硬件平台到软件功能都进行了全面升级，包括：内部传输链接由千兆以太网升级到Infiniband以提高吞吐率并消除延时，CPU、内存全面升级，主机接口也由原来的4Gb光纤过渡到8Gb光纤，且未来还可以升级加入“SSD Caching”选件，升级后的XIV在性能指标方面获得了全面提升，完全扫除了用户对上一代XIV的性能顾虑。

▲图3：IBM XIV系统架构示意，从图中可看出XIV G3仍然沿用其标志性的网格架构，然而之前为人诟病的内部千兆以太网链接已经改成了infiniband，消除了内部性能瓶颈。X86网格节点按功能被分为主机节点模块与数据模块，每个标准模块都是一个标准的2U X86服务器，配置一颗Intel至强处理器、24GB缓存、12个3.5寸SAS磁盘驱动器以及2个20Gb/s InfiniBand HCA接口

　　相比传统Scale-up的传统存储架构，XIV无疑是个特立独行的“怪东西”，要搞清楚XIV究竟“怪”在哪里，就得首先从传统存储系统架构的瓶颈入手。

　　Scale up VS. Scale out

　　我们知道传统的存储系统往往采用了嵌入式系统架构，无论是较早的单体式(Monolithic)还是现在的模块化(Modular)架构，实际上都基于纵向扩展(Scale-up)的设计模式，也就是说，我们都是在一个既定的存储架构下去扩展与升级。尽管后端的磁盘数量还可以不断扩展，但前端控制器、后端背板一般而言都较难实现灵活的随需扩展。因而，当纵向扩展到一定程度时，系统就不可避免的遭遇性能瓶颈。

▲图4：传统存储架构示意图。传统存储架构是一套完整的系统，包括磁盘、缓存、控制器、主机接口等组件，但相互之间属于“松耦合”状态，当整个系统扩展到一定程度之后，需要仔细的匹配当前系统资源，不能非常容易的实现整个系统的整体扩展。传统存储架构功能强大、性能久经验证，不同厂商的产品之间还具备一定的个性化和差异化特征，但同时也略显昂贵，且未来不易于采用新的或外部的技术。

　　随着IT应用日益广泛并逐步走向深入，各种类型的企业数据(结构化、非结构化与半结构化数据)都呈现爆炸式增长的趋势，用户对存储系统的扩展性和功能都提出了更高的需求，传统存储的Scale up架构无论在硬件系统还是软件逻辑方面都无法随需无缝扩展，磁盘数量、主机接口、缓存、以及磁盘驱动器数量等都存在扩展瓶颈，Scale-UP架构的局限性日益清晰的暴露出来。

　　看近年来的存储市场，一个明显的事实则是中高端存储已经越来越多向Scale out模式发展，例如EMC新一代高端Symentrix VMAX、HDS的高端新品VSP、以及被惠普收购的3PAR，产品系统架构上就都采用了Scale out模式。不过相比XIV，以上的三款存储系统其实并非完全彻底的Scale out模式。

▲图5：XIV由多个标准化X86节点组成，前端端口、计算单元、缓存、后端磁盘组成了一个紧耦合的网格节点，通过内部的infiniband(XIV G3)实现冗余链接，所有的模块在一起形成网格体系结构的工作模式，可以提供大规模的任务并行处理能力

　　XIV采用的是大规模并行的网格概念。整个系统由一个个标准的X86架构的网格组成，每个独立的网格单元包括紧耦合的CPU处理能力，缓存能力加上磁盘存储能力。这些紧耦合的网格单元通过内部的高速网络相互通信、堆叠，并形成集群计算或者集群存储的响应能力，在内部通过大规模并发消除传统存储架构的访问热点和性能瓶颈，使得存储系统的可靠性、管理性以及自动化调优方面达到一个新的水平，从而能够更好的适应未来云存储环境的需求。

　　图6：XIV架构相比传统存储架构的优势

　　Intel：从底层给力云端

　　前面我们提到，XIV基于其独特的大规模并发网格架构，借助Intel标准化架构优势，提供无以伦比的强大可扩展性以及海量存储能力，是一个理想的云存储平台。实际上，英特尔X86标准化平台在整个云存储蓝图中占据着极其重要的地位。

　　在数据存储规模呈指数级增长的云存储环境下，数据需要被快速有效的读取和存储，实际上需要存储处理器具备强劲的处理能力。英特尔的标准X86横向扩展架构在云存储环境下就扮演了重要的角色，提供了高性能、高可靠性、低成本、低功耗、且易于管理的横向扩展平台。

　　有了随需扩展、性能强劲的硬件平台后，云存储环境下的数据管理与资源部署又将如何实现呢?在这一过程中，自动精简配置、动态卷迁移、数据复制以及更高级的数据管理与资源调度实际上更加依赖于处理器的强劲性能，云存储环境必须拥有聪明的“大脑”才能保障对云中的数据提供一个优化的存储和优化的管理。

　　最后，在保证性能的前提下如何实现云存储环境最大化运行效率?

　　实际上，任何存储环境下都不可避免会出现一些访问频繁的热点数据，对这些热点数据我们可以应用成本较高同时性能较好的SSD硬盘来存储。其余访问频次并不太高、较“冷”的数据(如备份、归档等数据)，我们可对其进行压缩、重复数据删除，存储在较便宜、性能相对较差的SATA磁盘上。在这个过程中，我们应用了处理器的强劲性能以换取磁盘资源合理有效的利用，存储成本得到了最大的优化。

　　对于云存储所必须的横向扩展存储架构来说，处理能力的最大化、数据的保护、可扩展。这三项是英特尔强调在至强的平台上针对横向可扩展架构所必须满足的要求。

　　小结：Intel在存储市场大有可为

　　IBM XIV借助先进的设计理念在存储市场与传统的存储架构竞争，其独树一帜的网格存储架构使得XIV与传统存储系统截然不同，就像动车组有别于传统火车一样。XIV架构解决了很多传统存储架构用户的切肤之痛，对一些希望存储架构更简单智能、正逐步向云端迁移的用户来说，XIV是具备强劲竞争力的企业级云存储解决方案。

　　IBM于2007年末收购XIV存储系统，如今IBM在全球范围内已经交付了4500多套XIV存储系统，在98%的案例中替代了竞争厂商的传统高端阵列系统。十大银行中有四家企业，以及波音、飞利浦、百事等全球著名企业，均在关键业务应用中使用了XIV。随着XIV发展至第三代，性能指标相比第二代产品进一步大幅提升，其突破的、均衡的、分布式云存储架构还将得到更广泛的应用。

　　在XIV的范例中，英特尔X86架构作为底层横向扩展架构提供了坚实的性能保障和灵活的可管理性，实际上，存储业界越来越多的系统已经逐步抛弃嵌入式系统，开始拥抱Intel处理器。如今在外置磁盘存储处理器市场上，Intel已经占到70-80%的市场份额。X86平台与XIV网格架构的结合，则提供了面向中高端用户需求的云存储架构。“高端存储厂商更加青睐X86架构，X86架构的开放性、标准化、扩展性，以及日益提升的性能，是最能代表当前技术方向及满足用户各项多变的需求。”3PAR公司全球副总裁Craig Nunes表示。