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从SAS到NVMe,换个底盘就完儿事了?

从SAS过渡到NVMe,看起来很容易,是不是更换个底盘就完了?这里面其实挺复杂的。具体怎么个复杂法,笔者将以下面这款产品入手为您介绍。

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PowerMax简介

2018年5月1日,戴尔易安在戴尔科技全球大会上推出基于全闪存架构的PowerMax存储系统,该系统将全面取代之前的VMAX。这意味着后续戴尔易安高端存储系统将全部是全闪存架构。

PowerMax存储阵列可以被视为历史悠久的VMAX产品家族的继任者,该产品家族的起源可追溯到1990年,之前的VMAX是EMC公司在被戴尔公司收购之前所推出的。

PowerMax的命名与戴尔易安信服务器产品线的PowerEdge相呼应,形成统一的命名风格。PowerMax内部的控制器也被命名为PowerBrick(之前是V-Brick),操作系统命名为PowerMax操作系统(之前为HyperMatrix操作系统)。

PowerBrick

之前VMAX的全闪存版本为VMAX-AF,而PowerMax相比VMAX的区别在于:

 后端由SAS体系结构全面替换为基于PCIE的NVMe体系结构,性能大幅提高。

 引入机器学习来辅助性能分析、故障检测和日常运维,彰显智能。

 增加了对重删(Deduplication)的支持,存储空间使用效率提升。

 

戴尔易安推出了两款PowerMax型号,分别为2000和8000。其中2000可视为升级版的VMAX250F, 8000为升级版VMAX 950F。PowerMax使用SFF8639连接器的双端口NVMe SSD,并同时支持NVMe over Fabrics(NVMe-oF)协议。

控制器节点Brick使用的CPU也是沿着Intel产品发展路线从VMAX 250F/950F的Broadwells升级到Xeon E526xx v4,尽管最大Core数576没有发生变化,但IOPS从950F的670万上升到8000的1000万

PowerMax 2000能够提供高达170万的IOPS和1PB容量,可以扩展到2个PowerBricks。PowerMax8000能够传输高达1000万的IOPS和4PB容量,可扩展到8个PowerBricks。

新增加的Inline重复数据删除功能,可以与现有的Inline压缩一起使用,可高达5:1的数据缩减率,支持灵活开关。最大有效容量与250F和950F的最大(1PB和4PB)保持一致,在10U的PowerBrick中支持从13TB开始起配。PowerMax的机架密度是VMAX的2倍,能耗降低了40%。

PowerMax的运行软件将有两个版本组成:即Essentials和Pro。Essentials 版本提供了SnapVX,重删和QoS等特性,而Pro版本提供远程复制、PowerPath和SRM。

PowerMax对NVMe SCM的支持将极大地减少阵列的延迟。使用NVMe闪存驱动器的PowerMax的响应时间比之前的VMAX减低25%,而端到端NVMe和SCM的组合将使PowerMax的响应时间比VMAX快50%

PowerMax操作系统使用机器学习、预测分析和模式识别等技术使得存储系统更加智能和自动化。在机器学习方面,PowerMax操作系统可从设备上收集的性能和相关数据(包括阵列的实时数据),PowerMax可以决定哪些数据或数据块可以存储在哪些存储层上,它通过利用超过4000万套部署数据集(存储)和IO读、写、Get和Put等操作中变得更加智能。


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说说从SAS到NVMe的过度

PowerMax这次后端从SAS完全过渡到PCI-E,这是个非常大的变化。这个过渡并非升级,而是完全抛弃换新的,一切都是新的。这也意味着之前在SAS方面的积累几乎作废。但是有一点可以保留,那就是Enclosure Management部分可以重用之前的框架。

如上图所示▲,在SAS体系下,SAS Controller将整个SAS后端的一切都隐藏了起来,Host端看得到的只有SAS Controller的地址空间,通过上层驱动一层层识别到后端的SAS设备。这种松耦合方式灵活,方便运维。比如SAS热插拔等处理都非常方便。

然而过渡到PCI-E之后,由于没有了HBA Controller,所有PCIE设备都被直接暴露在地址空间中,热插拔是个很大问题,虽然目前热插拔已经逐步完善,但是仍有不少兼容性等边缘问题存在。

为此,人们自然会有个想法,就是继续使用HBA来屏蔽后端的PCI-E设备,但是要依然使用NVMe协议。所以自然想到了NVMe-OF。存储系统控制器节点采用比如40G以太网卡或者FC卡,连接JBOF端的以太网NIC,通过该Target端NIC识别到一系列NVMe硬盘。这个套路与SAS基本类似。但是性能一定不如原生PCI-E,可能会与SAS4效果类似。

SAS4下x4 PHY的速度已经可以达到单向96Gb/s,相比之下,x2的PCI-E通道总速率不过16Gb/s。而且SAS4相比SAS3的一个很大提升则是支持基于时分复用的链路复用和全双工(目前仅Microsemi SAS4产品支持)。如果把SAS SSD的规格做高,配以目前SCSI Multi-Queue协议栈,也可以达到不错的性能。

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