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華為全閃存存儲介紹

作者:葫蘆兒的成長記錄

OceanStor Dorado采用全新一代的SmartMatrix智能矩陣架構,該架構能實作業界唯一的控制框2壞1業務不中斷,控制器8壞7業務不中斷,能夠滿足大中型企業核心業務可靠性的要求。同時OceanStor Dorado由AI智能晶片加持,能夠滿足資料中心大型資料庫OLTP/OLAP(Online Transaction Processing/Online Analytical Processing)、高性能計算、數字媒體、Internet營運、集中存儲、備份、容災和資料遷移等不同業務應用的需求。

OceanStor Dorado不但能夠為資料中心提供性能出色的存儲服務。同時,提供各種完善的資料備份和容災方案,保證資料業務順利、安全的運作。除此之外,OceanStor Dorado還提供易于使用的管理方式和友善快捷的本地/遠端維護方式,大大降低了裝置管理和維護的成本。

基于全閃存深度優化的軟體架構,結合多種進階資料應用和資料保護技術,使存儲系統具有高性能、高穩定性、高可擴充性、高可靠性和高可用性等特點,滿足大中型企業對存儲産品的各種要求。并且OceanStor Dorado采用SAN/NAS一體化設計,不需要單獨的NAS網關裝置,一套軟硬體同時支援SAN和NAS,支援NFS、CIFS檔案通路協定和FC(支援基于SCSI接口的FC-SCSI協定和基于NVMe接口的FC-NVMe協定)、iSCSI、NVMe-oF等塊通路協定。SAN和NAS均支援多控的Scale-out技術,主機可以從任意1個控制器上的前端主機端口通路任意1個LUN或檔案系統。

存儲全景圖

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産品定位

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  1. 智能晶片、端到端的NVME架構,flaslink智能算法,最大32控制器的擴充性能
  2. smartmatrix:部件級-架構級-系統級-方案級的可靠性保證
  3. 支援4U盤控分離控制框及2U盤控一體控制框
  4. 支援SAS接口連接配接SAS硬碟框及100Gb RDMA接口連接配接硬碟框(smart硬碟框)

高擴充性

OceanStor Dorado支援Scale-up和Scale-out,使存儲系統在保持高性能的前提下,具備出色的可擴充性。

  • Scale-up技術
  • 通過Scale-up技術,增加現有存儲系統的容量和提升現有控制器的處理能力。
  • Scale-out技術
  • 通過Scale-out技術,實作性能随着控制器數量增加而線性提升

軟體架構

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  1. 支援多種增值業務配置
  • HyperSnap(快照):支援可寫快照,建立和激活快照過程中不影響性能。
  • HyperReplication(遠端複制):能夠将資料複制到異地,實作資料異地備份容災保護。
  • HyperClone(克隆):能夠實時地建構源LUN的實體備份,具備增量同步、反向同步的功能,同時支援跨控制框、跨硬碟域以及一緻性組,保證資料在本地的安全。
  • HyperCDP:實作秒級資料保護功能。為儲存設備上的資料生成更多更密集的恢複點,進而為使用者提供持續的資料保護。
  • HyperMetro(雙活):實作在兩套存儲系統間對資料進行實時同步和通路,能夠提升資源使用率,并在任一端資料通路出現故障時實作業務無縫切換,保障資料的安全性和業務的連續性。
  • 緩存多副本:存儲系統寫緩存支援2副本和3副本兩種模式。通過設定3副本模式,實作了存儲系統兩個控制器同時故障,寫緩存的資料不丢失,業務不中斷。對包含兩個控制框的8控系統,3副本會分布在兩個控制框内,實作一個控制框故障,寫緩存資料不丢失,主機業務不中斷。
  • HyperMetro-Inner(内雙活):實作8控組網下,通過持續鏡像、後端全共享和3副本技術,存儲系統可以容忍控制器8壞7(one by one),任意兩個控制器同時故障,或任意一個控制框故障。
  • OceanStor Dorado提供了多種資源應用技術,提供靈活的資源管理方式,保障使用者存儲投資效益。所提供的資源應用技術包括SmartVirtualization、SmartMigration、SmartQoS和SmartQuota:
    • SmartVirtualization能夠使本地存儲系統對第三方存儲系統中的存儲資源進行集中管理,有效降低異構存儲系統的管理難度,降低維護成本。
    • SmartMigration能夠在存儲系統内或不同存儲系統間進行LUN業務遷移,實作随業務發展進行資源調整和配置設定。
    • SmartQoS能夠根據業務資料的一系列特征進行分類(每一種分類代表一種應用),并能夠對每一種分類設定優先級和性能目标,進而将合适的資源提供給合适的業務,達到保障關鍵業務性能的目的。
    • SmartQuota,即檔案系統配額技術,下文稱配額。配額的主要作用是友善系統管理者管控資源使用者(包括目錄、使用者、使用者組)的存儲資源,以限制指定使用者可使用的磁盤空間,進而避免出現某些使用者過度占用資源的問題。

SmartMatrix全互聯架構

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  1. 前端口全共享
  2. 控制器全互聯
  3. 盤框跨引擎互聯(dorado3000/5000/6000為雙控架構)8000/18000為全互聯
  4. 通過自研多路徑實作IO均勻的打散到所有前端端口實作接入負載均衡,IO分布到所有控制器
  5. 全部控制器參與業務處理,LUN無歸屬,實作控制器的負載均衡
  6. 通過RAID2.0+技術實作資料打散到所有SSD磁盤

IO傳輸加速

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FlashLink衆核技術

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  1. 控制器内按CPU分區 vnode和cpu綁定減少cpu排程和跨cpu傳輸的開銷
  2. cpu核心分組,讀寫io和其他io部署在不同的分組避免互相幹擾
  3. cpu核心綁定io,一次請求在同一個核心連續執行避免鎖設計及頻繁多核切換
  4. OceanStor Dorado采用華為自研CPU,在同一個控制器内實作了業界存儲産品最多的CPU數和CPU 核數。通過智能衆核技術,實作了儲存設備性能随着CPU數量和核數線性增加。

FlashLink大塊順序寫

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OceanStor Dorado采用 ROW滿分條寫入的設計,ROW滿分條寫對所有資料都采用新寫模式,不需要因為傳統RAID寫流程所需的資料讀和校驗修改寫而産生RAID寫懲罰,有效降低了寫入過程陣列控制器的CPU開銷與對SSD盤的讀寫壓力。相比傳統的RAID覆寫寫(Write In Place)的方式,ROW滿分條寫方式使得各種RAID級别都能實作高性能

FlashLink冷熱資料分流

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  1. 控制器自動感覺硬碟内資料布局
  2. OceanStor Dorado識别系統中的冷熱資料,通過SSD盤和控制器的配合,提升垃圾回收的性能,減少盤内SSD顆粒擦寫次數,延長SSD盤的使用壽命。

FlashLink IO優先級調整

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  1. 資料讀寫IO永遠第一優先級響應,其他IO等資料等待讀寫IO完成後再重新啟動

FlashLink智能硬碟框

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  1. 硬碟框中安裝有鲲鵬晶片解除安裝部分控制器的壓力。
  2. OceanStor Dorado采用最新一代自研智能硬碟框,硬碟框内有CPU和記憶體資源,能夠對盤故障重構等任務進行解除安裝,減輕控制器的負載,實作在盤故障場景下,重構對業務性能無影響。

高可靠性

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  1. 允許2控同時失效
  2. 允許單引擎失效
  3. 允許7控相繼失效
  4. 單控制器故障業務不中斷,單鍊路線上更新業務不中斷,SMB2.0及3.0支援failover功能

資料可靠性

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OceanStor Dorado對部件失效和裝置斷電均有保護措施,同時在降低硬碟故障和資料丢失風險方面也采用了先進的技術,保障了系統的高可靠性。同時存儲系統提供了多種進階資料保護技術,即使在毀滅性的災難下,也能夠保障資料安全,進而使業務正常持續運作。

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