华为HVS存储硬件不惧 Scale-in软件创新?

华为在HCC2012云计算大会上正式对外发布了OceanStor HVS系列高端存储新品,这是继7月华为OceanStor T系列统一存储推出之后,新推出的号称“全球最大规格”的企业级存储产品。

硬件规格今无敌?软件推Scale-in新概念

在官方的新闻稿中是这样写的:“HVS采用智能矩阵式系统架构,所有存储引擎通过PCIe 2.0网络全交换互连,带宽高达1TB/s;该系列最高可支持3TB缓存,最大可支持8个引擎,每个引擎包含2个控制器;最高支持3216块硬盘。HVS系列是全虚拟化的高端专用操作系统XVE,具备创新4S扩展能力(Scale-up,Scale-out,Scale-deep,Scale-in),并通过智能的3D流动(垂直流动、水平流动、跨系统流动),对业务数据进行高效管理;HVS数据保护功能为远程容灾提供秒级的RPO,进一步提升容灾级别。”

看到上面的Smart Matrix(智能矩阵)结构示意图,我想很多人都会联想到EMC Symmetrix VMAX高端阵列的Virtual Matrix(虚拟矩阵,见下图),可以说二者在系统架构上相当类似。

EMC Symmetrix VMAX(20K)的虚拟矩阵互连示意图。今年EMC World 2012大会上推出的VMAX 40K每个引擎(包括2个Director)上的RapidIO连接由每个Director 2条增加到4条,相应Virtual Matrix的RapidIO交换机也增加到4个,从而使带宽翻倍。

HVS系列高端存储目前分为HVS85T和HVS88T两款,上图为后者与EMC VMAX 40K、HDS(日立数据系统)VSP和IBM DS8800的对比。控制器数量上,HVS88T与VMAX同为最多16个(8个引擎对),IBM DS8800属于使用Power 6+处理器的高端双控架构(有双路和四路可选)。而HDS VSP的8个指的是VSD(虚拟存储导向器),初此之外还有若干FED(前端导向器)、BED(后端导向器)和DCA(缓存适配器)几种模块,由PCIe交换矩阵(GSW)连接在一起。据了解FED和BED上面都带有ASIC芯片,其中RAID处理应该就是在BED上面硬件加速的。架构图如下:

HDS VSP单个机箱中包含一半的配置,Scale-out(向外扩展)到2个机箱应该是目前的满配,发布时还曾说过计划扩展到4个机箱。

EMC VMAX和惠普3PAR属于高端阵列中的双控松耦合集群架构,而HDS VSP(包括HP OEM的P9500)则属于多控紧耦合集群架构。具体优劣在这里就不重复了。

EMC VMAX 40K 8个引擎最大支持2TB全局缓存,理论虚拟矩阵带宽达到400GB/s。(该数字)直接以每个引擎/Director本地内存带宽相加得来,指的是在该架构下可以实现的最大值,而受限于EMC迄今为止使用的RapidIO互连技术,VMAX 40K实际的节点间和全局内存访问带宽应该为160GB/s。

相比这下,华为虽然在扩展架构上与之类似,但由于改用PCIe交换连接,带宽从数字来看高了不少。缓存容量也超过VMAX 40K,驱动器数量HVS略为领先(EMC最多支持3200块盘)。

惠普3PAR P10000 V800的全网状背板互连架构

惠普3PAR P10000的控制器节点之间使用的也是PCIe 2.0连接,不过采用了通过背板的点对点连接而不是经过交换机的形式。由于节点数量最多为8个(相当于4对引擎),其整体互连带宽为112GB/s。

在谈到HVS的灵活性时,华为提出了4S扩展(Scale-up,Scale-out,Scale-deep,Scale-in)的概念。前三者应该说不算创新了,也就是在HDS VSP推出时的“3D扩展架构”,分别为向上扩展、向外扩展和纵深扩展(异构阵列存储虚拟化)。而Scale-in则是华为的创新名词,顾名思义也就是一套内部优化技术——在OceanStor T系列统一存储发布时已经提出的SmartMotion。

对于HVS的效率,这里列出了SmartTier(自动分层存储)& SmartCache(SSD读缓存)、SmartMotion和SmartVitualization。

与硬盘厂商合作:按碟片失效不只是XIO专有

今年3.5英寸7200转驱动器的容量已经达到4TB,明年会进一步提升至5碟片6TB。有了建立在块级虚拟化(宽条带化)基础上的精简配置(Thin Provisioning)技术,就可以只重建存储池中出现故障的RAID组、其中有数据的部分(而不用重建整块硬盘),能够有效缩短时间,减少对性能的影响并避免带来进一步的损失。

除了第一批开始应用4TB大容量驱动器,范总还提到了与硬盘厂商的进一步合作,华为存储未来可能会支持按碟片失效的功能(Xiotech与希捷公司的渊源请点击这里)。这样就能够在单个磁头损坏的情况下使其它磁头对应的数据面继续工作,可以减少硬盘的返修率。

HVS针对传统需求,Dorado未来Scale-out?

在采访中,笔者向范总先生提出了这样一个问题:“华为谈到要用HVS去跑SPC-1 Benchmark,现在我们看到在几个月前公布的双控Dorado 5100测试成绩及以上,基本都是固态存储(闪存或者DRAM内存)的产品。EMC VMAX、HDS VSP和IBM DS8800这些目前还主要是针对磁盘存储的用户需求,而EMC收购的XtremIO则是另外一条Scale-out的全闪存阵列产品线。那么华为对于高端固态存储的需求,是用HVS来解决还是将来会有Scale-out的Dorado呢?”

范瑞琦:“我们的Dorado采用了一种不同的‘寻道表/查找表’机制,专门针对闪存优化的算法,该系列产品将会继续向上发展。HVS更多还是针对传统高端磁盘阵列的需求,当然它也支持SmartTier、SmartCache这些闪存缓存/分层技术,传统产品还将有一个很长的生命周期。我们现在HVS上的智能矩阵技术,也是可以应用到PCIe 3.0、InfiniBand或者以太网上面,因此Dorado加入横向扩展不会有什么问题。”

“HVS高端存储项目早在2008就开始了,华为存储后续的主要工作将是完善软件和解决方案”,范总这样说到。谈到与Intel的战略合作时,他表示将来英特尔可能会把QPI技术(主要用于CPU之间的高速互连)开放给华为使用。

无论磁盘存储还是固态存储,硬件技术的标准化都是不可阻挡的趋势,未来不同厂商的差异化将更多地体现在软件功能方面。我们也期待着华为等国内存储厂商做出更多的创新,在产品技术和市场占有率方面缩小与国外领先同行的差距。