深入DellWorld2015：SC9000存儲軟硬件更新解密
軟件定義的存儲(SDS)是當(dāng)前火熱的名詞，不知大家是否記得早在數(shù)年前就有傳統(tǒng)磁盤陣列廠商提出“存儲即軟件”的說法?
如今的軟件定義存儲，無論是像VSAN、Ceph這樣的分布式架構(gòu)，還是Nexenta ZFS這種單/雙控集群架構(gòu)，更多意義上強(qiáng)調(diào)的是軟硬件解耦。而傳統(tǒng)企業(yè)級集中式存儲，雖然仍是軟硬一體銷售的模式，但核心硬件組件——包括CPU等也早已趨于同質(zhì)化。因此陣列的操作系統(tǒng)，或者說Firmware就像是它們的大腦，直接反映出不同品牌/系列的差異化，也是核心價值所在。
對于存儲陣列產(chǎn)品的升級，軟硬件不一定完全同步。硬件平臺升級，基本上會帶來性能、擴(kuò)展性的提高;而軟件升級則可以增加/完善更多的功能、修復(fù)bug等。
這一次，戴爾SC(Compellent)陣列的SCOS 6.7操作系統(tǒng)升級走在了硬件前面一點，而當(dāng)Dell World 2015上正式推出新一代高端產(chǎn)品SC9000，則給我們帶來了更大的驚喜!
Dell Storage SC9000
①控制器硬件換代，CPU由每控制器2個6核升級為2個8核，同時提高主頻;②內(nèi)存增大4倍，由最大128GB提高到512GB(雙控制器);③后端驅(qū)動器接口由6Gb/s SAS升級到12Gb/s，增加支持SC400(2U 12x3.5”)和SC420(2U 24x2.5”)兩款12Gb/s SAS擴(kuò)展機(jī)箱;④最大IOPS提高40%，帶寬增加110%。
如果說硬件更新是驅(qū)動性能提升的主要因素，軟件優(yōu)化和新增的強(qiáng)大功能則離不開系統(tǒng)軟件的升級。下面我們就來深入解讀Storage Center 6.7的更新：
1、全新高端型號控制器(SC9000)、擴(kuò)展柜支持2、針對SC8000/SC4020的更新帶有自動切換(Auto-Failover)的Live Volume增強(qiáng)型壓縮從PS系列精簡導(dǎo)入(Thin Import)針對Oracle的應(yīng)用保護(hù)管理器(APM)
Live Volume讓容災(zāi)切換更加自動簡單
這個是戴爾Live Volume架構(gòu)示意圖。最新的Storage Center 6.7能使Compellent更好地支持雙活和兩地三中心的切換，并通過VMwrae相關(guān)認(rèn)證。
同時我們也想補(bǔ)充提醒一下大家，支持自動切換不代表該功能就適合所有場景，許多時候還是需要人工干預(yù)。什么情況下應(yīng)該切?會不會誤切?這已經(jīng)不只是技術(shù)范疇，而是管理者要思考的問題了。
戴爾Live Volume已經(jīng)通過VMware vMSC(vSphere Metro Storage Cluster)的認(rèn)證，也就是可以接近于在本地數(shù)據(jù)中心的一套陣列上那樣進(jìn)行虛擬機(jī)的HA切換、vMotion遷移等操作。
關(guān)于同步復(fù)制/雙活對網(wǎng)絡(luò)帶寬和延時的要求，比如有的公司宣傳其存儲雙活用于VMware集群可以支持300km距離，戴爾也一樣能實現(xiàn)。因為光速(光纖延時)對大家都是平等的，而實際線路質(zhì)量則參差不齊，所以還有傳輸設(shè)備等其它需要關(guān)注的因素。比如我們建議同步復(fù)制的延時不超過5ms、40km以內(nèi)，是為了減少對實際應(yīng)用和性能帶來的影響。
獨特閃存數(shù)據(jù)縮減技術(shù)如何做到性能不下降?在Storage Center 6.5-6.6版本，戴爾已經(jīng)引入了針對分層存儲的最底層不活躍數(shù)據(jù)的壓縮功能，可以有效節(jié)約“冷數(shù)據(jù)”占用的磁盤空間。
為什么戴爾宣稱這個“增強(qiáng)型壓縮”能夠保持最大性能呢?我們認(rèn)為該技術(shù)仍然遵循著久經(jīng)考驗、廣受好評的Data Progression自動分層存儲的一貫原則。
永遠(yuǎn)寫入高性能分層遷移后數(shù)據(jù)的讀性能不因為閃存類型和RAID級別而下降1.在單層AFA上，原始數(shù)據(jù)按照RAID 10寫入，待生成Replay快照凍結(jié)數(shù)據(jù)塊之后，RAID分層將其轉(zhuǎn)換為RAID 5/6并同時完成壓縮。所有后續(xù)寫入仍然以RAID 10方式，而RAID 5/6的讀性能不低于RAID 10。
注：之前有存儲廠商的實時壓縮技術(shù)號稱“不影響讀性能”，言下之意就是寫性能還是有影響的。當(dāng)然這個也與數(shù)據(jù)類型有關(guān)，不排除特殊數(shù)據(jù)樣本下(比如接近全0或者全1)壓縮后實際寫入量很少反而更快的情況。
2.在閃存分層的配置下，原始數(shù)據(jù)按照RAID 10寫入WI SSD分層，待生成Replay快照凍結(jié)數(shù)據(jù)塊之后，Data Progression將其遷移至RAID 5/6的RI SSD分層并同時完成壓縮。所有后續(xù)寫入仍然以RAID 10方式進(jìn)入寫密集型SSD，而讀密集型MLC/TLC SSD的讀性能可達(dá)SLC/高耐久度eMLC水平，RAID 5/6的讀性能也不低于RAID 10。
戴爾SC陣列的增強(qiáng)型壓縮，通過與自動分層存儲相結(jié)合，其壓縮動作成為定期執(zhí)行的后臺任務(wù)，從而有效避免了對寫入性能的影響。同時，在不額外添加專用硬件的情況下，高效壓縮算法保證了讀性能不下降。
可能有人會問單層AFA中的RAID 10部分，以及T1 WI SSD中的數(shù)據(jù)得不到壓縮怎么辦?我們應(yīng)該注意到，這些數(shù)據(jù)在整套陣列中所占的比例是較小的。得益于戴爾SC系列的軟件架構(gòu)設(shè)計，它們通常只需要容納一天～幾天寫入的數(shù)據(jù)量即可，所以我們不用擔(dān)心整體的壓縮效果。
如上圖示例，在SCOS 6.7版本之前，對橙色部分“凍結(jié)的不可訪問數(shù)據(jù)頁”(不包括卷最新狀態(tài)中的數(shù)據(jù)，只被歷史Replay快照引用)的壓縮回收了6GB空間;而SCOS 6.7新加入對“凍結(jié)的可訪問數(shù)據(jù)頁”(只讀Replay快照數(shù)據(jù))壓縮回收了12GB空間;允許寫入的“活動數(shù)據(jù)頁”不適合數(shù)據(jù)壓縮。這樣整體節(jié)約的容量就是51%。
關(guān)于戴爾Data Progression自動分層存儲的原理，包括上述不同數(shù)據(jù)分層的定義及管理策略等，可以參考冬瓜哥大作《存儲極客 | 淺析固態(tài)介質(zhì)在存儲系統(tǒng)中的應(yīng)用方式》。
與PS系列軟件融合精簡導(dǎo)入互連互通所謂Thin Import，是指在戴爾PS(EqualLogic)陣列上的thin-provisioning精簡配置卷，能夠保持“瘦身”狀態(tài)導(dǎo)入(遷移)到SC系列上。只需要拷貝實際寫入過的數(shù)據(jù)塊，而不是前端主機(jī)看到的整個LUN容量。導(dǎo)入到SC陣列之后的卷仍然保持精簡格式。
這種精簡導(dǎo)入，建立在戴爾自主知識產(chǎn)權(quán)的產(chǎn)品系列間部分代碼復(fù)用的基礎(chǔ)上。戴爾在SC、PS等自己的品牌系列不僅擁有完整的自主知識產(chǎn)權(quán)，而且還有著自主研發(fā)的能力實現(xiàn)產(chǎn)品系列的數(shù)據(jù)整合。
快照管理器為Oracle數(shù)據(jù)庫保駕護(hù)航在Storage Center 6.7之前，戴爾SC系列的Replay快照已經(jīng)能夠與Windows平臺下的SQL Server、Exchange Server、Hyper-V以及VMware Hypervisor配合，實現(xiàn)具備應(yīng)用數(shù)據(jù)一致性的快照，有效改善了恢復(fù)效果。針對Oracle，可以通過編寫腳本在快照創(chuàng)建之前通知數(shù)據(jù)庫將內(nèi)存中的“臟數(shù)據(jù)”寫盤，并且有過一些成功實施的項目。
那么我們來看一下新版軟件的變化：APM for Oracle允許Oracle管理員在沒有存儲或者數(shù)據(jù)庫管理員幫助的情況下，保護(hù)和恢復(fù)他們的數(shù)據(jù);APM包含在Enterprise Manager 2015R2管理軟件中;提供Windows客戶端和Linux代理。
這方面也有點類似于Live Volume的自動切換，都是把自動化功能集成到圖形管理界面，讓存儲生成Oracle數(shù)據(jù)庫一致性快照的配置操作更加簡單易用。而這些也正是商業(yè)存儲與開源軟件定義存儲的差別體現(xiàn)，只有真正成熟、穩(wěn)定的才能稱之為產(chǎn)品，而不是在部署和運維上需要大量踩坑的項目。
展望未來值得期待據(jù)了解，在戴爾存儲未來的Roadmap上已經(jīng)規(guī)劃了SC家族的一系列軟硬件更新。我們相信，本次發(fā)布的SC9000有實力延續(xù)Compellent的輝煌!
