专家博客：单片架构和模块化架构的选择（上）

本文作者Chris Evans 是“Storage Architect”博主，Brookend公司存储设计师。

DOSTOR存储在线9月7日国际报道：最近戴尔和/或惠普对3PAR提出的收购建议让我更加留意存储行业在存储阵列设计架构上的发展方向。自从存储阵列本身成为一种设备类型以来，我们看到单片架构–有时我们称为企业存储阵列–在不断发展。Hu Yoshida在他最近的博文中谈到了这个话题。对这些形形色色的存储设备，我将阵列分成以下类型：

单片–这个架构的主要代表是日立USP、惠普XP和EMC DMX。这些阵列包含一个共享的记忆体架构以及多个冗余组件。

多节点–这些设备使用松散耦合的存储"节点"，配置高速互联连接，通过向存储"集群"增加额外节点来提供扩展性。这个类别的主要产品包括EMC VMAX和3PAR InServ。

紧密耦合双控制器–这是典型的"模块化"存储架构。主要代表有IBM DS8000、EMC CLARiiON、日立AMS和惠普EVA。

松散耦合双控制器–这种架构的技术可以进行设备故障复原，不过由于这个架构并不是紧密耦合的，因此无法像紧密耦合模式的架构那样进行单个LUN（逻辑单元号）的故障复原。这个类别的主要代表有NetApp FAS Filers和Compellent Storage Center等阵列。

单控制器–这种阵列是单独的产品，包括像Iomega IX4和Data Robotics Drobo系列这样的SOHO存储设备。

上述列表只是我自己的分类，不代表没有别的类型的阵列。我这里还没列出许多厂商的技术。此外，这些列表中没有一个类别是可以单凭自己的属性就可以称为"企业级"的。"企业级"本身也是一个争议很大的话题。

单片架构

EMC DMX高层架构

单片阵列使用共享的高速缓存架构来连接前端存储端口和后端磁盘。这在本文图表所显示的架构中可以显示得很清楚。这张图显示了EMC DMX和日立USP存储阵列的内部连接。每个记忆体单元连接到每个前端导向器和后端磁盘导向器。日立将高速缓存分成两个部分，分别针对阵列中的集群1和集群2；EMC有多达8个高速缓存模块。这种架构有自己的优缺点。首先，将导向器连接到所有高速缓存模块确保了资源不会分散。除非高速缓存完全耗尽，否则总有到另一个高速缓存模块的连接来处理用户请求。同时，用户请求是来自哪个端口也无所谓；高速缓存模块可以处理从任意端口到任意后端磁盘的请求。这种连接方式在故障复原上有自己的优势。例如，如果一个高速缓存模块发生故障，那么只有这个模块上的高速缓存丢失；在完全部署的架构中，整体高速缓存数量会下降（在EMC的架构中会下降八分之一），但是前端和后端连接仍将保持原状。在这种模式下，我们可以配对存储端口，并从1个或多个端口中提供单个LUN而不影响性能。存储端口和磁盘适配器之间的通道长度将始终是一致的。

这种任意-到-任意的模式也有自己的劣势。连接方式过于复杂，因此系统比较昂贵，需要各种开销来管理和控制各种组件之间的互动。此外，这种架构实际的可扩展性也有限。如果架构有8个FE（前端）、BE（后端）和高速缓存模块，那么这个架构会有128个连接（8×8×2）。增加一个高速缓存模块就需要增加16个连接；同样地，增加更多的前端或后端导向器也需要更多的连接。同时，单片阵列采用的是专门的组件和设计，这增加了持续维护和硬件扩展的成本。

另外需要注意的一点是，前端和后端导向器有自己的处理器。导向器的传输量可能是不平衡的，一些处理器可能需要处理比其他处理器更多的工作量。我看到在一些设置中，USP V FED端口由于数据块比较小而达到100%的处理器使用率。这意味着在刚开始主机设置的时候需要人工的负载均衡，同时随着传输负荷的增加也需要人工干预。我们需要注意的是，随着我们的环境变得越来越虚拟化和更多的虚拟机被创建，主机端口使用率可能会随着时间推移而大幅波动。

日立USP高层架构

现在，DMX平台已经被VMAX平台所取代。看起来，日立是唯一还继续走单片架构这条路的厂商。下次，我将讨论多节点阵列是否有可能被现在的单片设备所取代。

单片架构和模块化架构的选择（下）

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