深入DellWorld2015：SC9000存儲軟硬體更新解密

軟體定義的存儲(SDS)是當前火熱的名詞，不知大家是否記得早在數年前就有傳統磁碟陣列廠商提出「存儲即軟體」的說法?
軟體定義的存儲(SDS)是當前火熱的名詞，不知大家是否記得早在數年前就有傳統磁碟陣列廠商提出「存儲即軟體」的說法?
如今的軟體定義存儲，無論是像VSAN、Ceph這樣的分布式架構，還是Nexenta ZFS這種單/雙控集群架構，更多意義上強調的是軟硬體解耦。而傳統企業級集中式存儲，雖然仍是軟硬一體銷售的模式，但核心硬體組件——包括CPU等也早已趨於同質化。因此陣列的作業系統，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。


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對於存儲陣列產品的升級，軟硬體不一定完全同步。硬體平台升級，基本上會帶來性能、擴展性的提高;而軟體升級則可以增加/完善更多的功能、修復bug等。
這一次，戴爾SC(Compellent)陣列的SCOS 6.7作業系統升級走在了硬體前面一點，而當Dell World 2015上正式推出新一代高端產品SC9000，則給我們帶來了更大的驚喜!


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Dell Storage SC9000
①控制器硬體換代，CPU由每控制器2個6核升級為2個8核，同時提高主頻;②內存增大4倍，由最大128GB提高到512GB(雙控制器);③後端驅動器接口由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擴展機箱;④最大IOPS提高40%，帶寬增加110%。


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如果說硬體更新是驅動性能提升的主要因素，軟體優化和新增的強大功能則離不開系統軟體的升級。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)、擴展櫃支持2、針對SC8000/SC4020的更新帶有自動切換(Auto-Failover)的Live Volume增強型壓縮從PS系列精簡導入(Thin Import)針對Oracle的應用保護管理器(APM)
Live Volume讓容災切換更加自動簡單


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使用Dell Storage SC系列Always Live Volume的VMware Metro Cluster遠程跨站點集群，圖片引用自《ESG Lab Review - Always Available Dell Storage SC Series》

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這個是戴爾Live Volume架構示意圖。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，並通過VMwrae相關認證。
同時我們也想補充提醒一下大家，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。什麼情況下應該切?會不會誤切?這已經不只是技術範疇，而是管理者要思考的問題了。
戴爾Live Volume已經通過VMware vMSC(vSphere Metro Storage Cluster)的認證，也就是可以接近於在本地數據中心的一套陣列上那樣進行虛擬機的HA切換、vMotion遷移等操作。
關於同步複製/雙活對網絡帶寬和延時的要求，比如有的公司宣傳其存儲雙活用於VMware集群可以支持300km距離，戴爾也一樣能實現。因為光速(光纖延時)對大家都是平等的，而實際線路質量則參差不齊，所以還有傳輸設備等其它需要關注的因素。比如我們建議同步複製的延時不超過5ms、40km以內，是為了減少對實際應用和性能帶來的影響。


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獨特快閃記憶體數據縮減技術如何做到性能不下降?在Storage Center 6.5-6.6版本，戴爾已經引入了針對分層存儲的最底層不活躍數據的壓縮功能，可以有效節約「冷數據」占用的磁碟空間。

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Storage Center 6.7的變化如上圖所示：除了全HDD陣列和混合陣列配置之外，在單層、RI(讀密集型)/ WI(寫密集型)SSD分層全快閃記憶體陣列上，也可以打開壓縮功能——如上圖綠色的「單層AFA」和「T2 RI SSDs」部分。
為什麼戴爾宣稱這個「增強型壓縮」能夠保持最大性能呢?我們認為該技術仍然遵循著久經考驗、廣受好評的Data Progression自動分層存儲的一貫原則。


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永遠寫入高性能分層遷移後數據的讀性能不因為快閃記憶體類型和RAID級別而下降1.在單層AFA上，原始數據按照RAID 10寫入，待生成Replay快照凍結數據塊之後，RAID分層將其轉換為RAID 5/6並同時完成壓縮。所有後續寫入仍然以RAID 10方式，而RAID 5/6的讀性能不低於RAID 10。
註：之前有存儲廠商的實時壓縮技術號稱「不影響讀性能」，言下之意就是寫性能還是有影響的。當然這個也與數據類型有關，不排除特殊數據樣本下(比如接近全0或者全1)壓縮後實際寫入量很少反而更快的情況。
2.在快閃記憶體分層的配置下，原始數據按照RAID 10寫入WI SSD分層，待生成Replay快照凍結數據塊之後，Data Progression將其遷移至RAID 5/6的RI SSD分層並同時完成壓縮。所有後續寫入仍然以RAID 10方式進入寫密集型SSD，而讀密集型MLC/TLC SSD的讀性能可達SLC/高耐久度eMLC水平，RAID 5/6的讀性能也不低於RAID 10。


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戴爾SC陣列的增強型壓縮，通過與自動分層存儲相結合，其壓縮動作成為定期執行的後台任務，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體的情況下，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中的數據得不到壓縮怎麼辦?我們應該注意到，這些數據在整套陣列中所占的比例是較小的。得益於戴爾SC系列的軟體架構設計，它們通常只需要容納一天～幾天寫入的數據量即可，所以我們不用擔心整體的壓縮效果。


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上圖引用自白皮書《Dell Storage Center SCOS 6.7 and Data Compression》，均按照60%壓縮比來計算
如上圖示例，在SCOS 6.7版本之前，對橙色部分「凍結的不可訪問數據頁」(不包括卷最新狀態中的數據，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「凍結的可訪問數據頁」(只讀Replay快照數據)壓縮回收了12GB空間;允許寫入的「活動數據頁」不適合數據壓縮。這樣整體節約的容量就是51%。
關於戴爾Data Progression自動分層存儲的原理，包括上述不同數據分層的定義及管理策略等，可以參考冬瓜哥大作《存儲極客 | 淺析固態介質在存儲系統中的應用方式》。
與PS系列軟體融合精簡導入互連互通所謂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」狀態導入(遷移)到SC系列上。只需要拷貝實際寫入過的數據塊，而不是前端主機看到的整個LUN容量。導入到SC陣列之後的卷仍然保持精簡格式。
這種精簡導入，建立在戴爾自主智慧財產權的產品系列間部分代碼復用的基礎上。戴爾在SC、PS等自己的品牌系列不僅擁有完整的自主智慧財產權，而且還有著自主研發的能力實現產品系列的數據整合。
快照管理器為Oracle資料庫保駕護航在Storage Center 6.7之前，戴爾SC系列的Replay快照已經能夠與Windows平台下的SQL Server、Exchange Server、Hyper-V以及VMware Hypervisor配合，實現具備應用數據一致性的快照，有效改善了恢復效果。針對Oracle，可以通過編寫腳本在快照創建之前通知資料庫將內存中的「髒數據」寫盤，並且有過一些成功實施的項目。
那麼我們來看一下新版軟體的變化：APM for Oracle允許Oracle管理員在沒有存儲或者資料庫管理員幫助的情況下，保護和恢復他們的數據;APM包含在Enterprise Manager 2015R2管理軟體中;提供Windows客戶端和Linux代理。
這方面也有點類似於Live Volume的自動切換，都是把自動化功能集成到圖形管理介面，讓存儲生成Oracle資料庫一致性快照的配置操作更加簡單易用。而這些也正是商業存儲與開源軟體定義存儲的差別體現，只有真正成熟、穩定的才能稱之為產品，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了解，在戴爾存儲未來的Roadmap上已經規劃了SC家族的一系列軟硬體更新。我們相信，本次發布的SC9000有實力延續Compellent的輝煌!


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