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存储中的“动车组”—IBM XIV系统

WatchStor整理  佚名丨2009-04-23 15:16 标签:InfiniBand 

数据增长呈现出惊人的加速态势,传统存储在某些方面已经力不从心:频繁出现的峰值性能瓶颈、系统热点、高能耗、缓慢的故障恢复、不断攀升的总体成本、管理复杂度… 如何停止修修补补,从架构上,根本性地解决这些问题?

IBM XIV 存储系统是由并购的以色列公司XIV技术衍生而来,是一种可串连的丛集式存储系统,完全抛弃RAID架构,改由透过以太网络交换器连结15个存储模块,每个存储模块内含12个1TB的SATA硬盘,也就是说最多可以提供180TB的存储空间,排除掉镜像备援的数据后,每套系统能提供约80TB的空间。每个文件在存入系统时,都会透过特殊算法被切成1MB大小的区块,分别存到同一个存储模块中的不同硬盘中,读取文件时再重新组合。数据区块也会自动备份到其它的不同模块中,当一个存储模块发生故障时,能由其它模块回复数据。

变革性定义—存储动态响应能力:摒弃人工介入,接近 100% 的自动化管理

基于网格的全虚拟化是 XIV 的独特设计,这种系统自管理结构,大大简化了海量存储环境下的管理复杂性。物理驱动器位置与数据放置对用户不可见,让系统能以最佳的方式自动配置用户的卷。突破性的自动化管理,极大提高了业务响应能力,

自配置:硬件的安装小时级,卷的定义分钟级,快照的使用无需任何复杂准备。自调整:XIV 的数据完全虚拟化能力,在任何时间都能在主要硬件组件内实现自动的“幕后”数据分配。这大大地减少了管理工作,且系统通过更改容量、配置或应用行为获得了更好的自调整。

“零”管理成本:强大直观的图形化管理环境,让管理员几乎不用培训即可轻松管理和监控所有系统方面。虚拟化的体系架构极大简化管理复杂性,系统设置简单到只需两步完成:两个参数即可完成创建(名字、大小),管理成本几乎为零。 创新的单层企业级存储架构:XIV 以单层的解决方案解决所有存储问题,旨在降低分层存储管理与信息生命周期管理的复杂性。

变革性定义—存储高性能:摒弃系统热点,100% 均衡的高性能表现

IBM XIV 网格存储,通过大规模并行架构、对所有系统组件(包括磁盘、CPU 和交换机)的最佳利用与独特的缓存算法,提供优化、恒定的超凡性能。

迥异于传统磁盘,XIV 可实现 100% 均衡负载,故障期间保持性能水平:

100%均衡磁盘利用率:系统中的每个卷都会分成多个1MB的细密条带,并均衡分布到所有磁盘上。这一革命性的方式可以确保,不论何种访问模式,所有磁盘和数据模块(Data Module) 负载最终会 100% 的均衡到系统的所有组件上; 磁盘重建期间,性能依然优异: XIV 存储系统的数据保护机制为独特的分布式数据重建机制,当系统变更(新硬件添加、旧硬件移除、硬件出故障)时,所有磁盘都会参与数据的重新分布,保持性能水平。

迥异于传统磁盘,XIV 分布式高速缓存可并发完成 I/O,在保证高性能的同时提供快照功能:

分布式 Cache 实现: Cache 缓存以分布式的方式存在,因此所有 Cache 缓存单元可以并发完成主机 I/O 及后端磁盘 I/O,确保 Cache 永远不会成为瓶颈。 强大的 CPU 处理能力:每个数据模块均拥有自己的四核处理器,使 XIV 系统拥有许多 CPU 处理能力。 行业突破:在保证高性能的同时,零时间创建快照:高效部署快照解决方案,几乎以零时间差来创建快照、复制与恢复快照,数量几乎无限,达 16000 ,不会损失性能。 迥异于传统磁盘,XIV 可彻底消除磁盘热点:

XIV 由于其突破性的并行网格架构,彻底消除了对单个磁盘的依赖,消除了磁盘层面热点。所有磁盘驱动器、模块、交换机与 UPS 装置均采用N+1主动/主动方式完全冗余,并保证所有情形下一致的性能表现,即使磁盘重建或控制器故障时,性能依然稳健,不会出现传统高端存储因负载不均衡导致热点,形成性能瓶颈。 企业级SATA 驱动器

XIV 系统采用 SATA 磁盘驱动器,利用 SATA 的最新技术,提供超大容量、高密度与低能耗。它利用 XIV 独特的架构与缓存方案提供甚至比基于磁盘的 FC 系统更优越的高性能。 迥异于传统磁盘,每一维度上的动态线性扩展:

XIV 存储系统可完全扩展到多机架结构,支持高达 PB 级的海量存储。其可扩展性涵盖多个方面,决非仅只止于容量一域。

海量扩展:系统存储容量可扩展至 PB 级别。 在每一维度上的可扩展性:

它可以在容量,Cache 缓存大小,处理能力和内部互连带宽等方面同时扩展。这使得所有系统功能(快照,缓冲,性能)会随容量的扩展而线性扩充。该架构支持各方面的独立增长,是在容量和性能两方面同时可扩展的系统。 XIV 存储系统可以从最小配置扩展到最大的配置,数据仍然自动均衡分布。

而传统存储架构系统容量扩充后,需人工将数据备份到磁带或其他设备,再扩展逻辑卷大小至新增空间,最后通过磁带或其他设备将备份数据恢复完成数据扩展,过程复杂,无法及时灵活支持存储扩展的需求。

变革性定义—存储高可用性: 告别业务中断,100% 的高可靠性

可靠性是所有企业存储系统的关键特性。XIV 存储系统通过其网格架构及独特的镜像保护机制提供了前所未有的系统可靠性。这些特性使得系统几乎不受任何单点故障的影响,并大大降低了双重故障的风险。

全冗余架构,最大限度降低单点故障

XIV 所有的磁盘,数据模块,交换机或 UPS 均为冗余方式配置,并通过 Active-Activ e 的 N+1方式提供保护。每一组件均可热插拔,这意味着整个系统无须停机便可实现更替。绝对不会因为单一故障而导致数据丢失和应用运行的故障中断 准瞬时自恢复,30分钟重建 1TB 磁盘驱动器,最大限度地降低发生双重故障的几率

利用其创新的细粒度数据分布设计,每一磁盘均会分成很多小的条带,每一条带又会镜像到不同的磁盘之上。这一架构的优越之处在于当磁盘出现故障时,系统中所有的磁盘均会参与重建,可将 1TB 磁盘在充满数据情形下,30分钟或更短时间内重建,极大(成数量级的)地降低了数据风险,特别是在同传统存储系统对比时这一优点更加明显。 革命性自恢复,无需人工干预,接近 100% 高可用

在数据模块发生故障时,系统会启动重建机制自动重建冗余状态。故障的模块可以在系统恢复冗余状态后予以更换,保护系统免受维护人员操作错误的风险。而传统存储则需要数小时甚至几十小时实现重建,且无自恢复机制,造成服务中断。 返回页首

变革性定义—存储成本观念: 摒弃高端存储-高价格的定式,低成本的高端存储

单层 SATA 解决方案极大降低海量存储环境下整体拥有成本而不带来任何可靠性、性能、功能的损失,极大降低能耗开销。

一级存储成本省 70%:使用业界标准组件, 且瘦供给、快照、容灾等软件功能打包内嵌,不会因功能的扩展而导致性能的惩罚开销,无须附加费用,对一级存储成本节省可达 70%,而某些厂商则需逐项付费。 总体能耗、空间和散热开销省 80%:使用 SATA 磁盘可显著降低空间开销及能耗:与同类厂商的一级存储系统相比,每 TB 的能耗大约只为其 1/3 左右。总体而言,每 TB 可节省达 80% 的能耗、空间和散热开销;高性能的增量快照技术,瞬间创建可多达 16000份,空间节省 15-30%;瘦供给(Thin-Provisioning)按需分配存储空间,极大提高系统空间的使用效率,空间节省达 20-50%。

IBM XIV存储系统其工作原理正如先进的“动车组”,动力引擎不仅在牵引机车,还分散安装在每节车厢,并且在任何一节机车动力出现故障时,都不会影响列车高速运行。IBM XIV 存储系统颠覆性地为每个存储单元注入动力!海量存储和访问能力,适用于大规模数据库,数据仓库,邮件,数字归档、WEB2.0 应用,满足多媒体、HPC 等领域客户需求支持与多种开放系统平台的主机连接。

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