《MSSE-技术类-存储硬件架构设计》由会员分享，可在线阅读，更多相关《MSSE-技术类-存储硬件架构设计（25页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、MSSE培训教材 存储硬件架构技术学习目标2nCISC、 RISC、 ASIC存储架构nMacroSAN MS5000硬件架构名词解释nCISC： Complex Instruction Set Computer，复杂指令集计算机，现在市面常见的是 Intel、 AMD的产品，比如 Intel XeonnRISC： reduced instruction set computer，精简指令集计算机，现在市面常见的是 IBM、 FreeScale的产品，比如 IBM Power6nASIC： Application Specific Integrated Circuit，专用集成电路，厂家为了某
2、种特定需求而设计的专用电路nIA架构： Intel Architecture，英特尔体系架构，主要是 CISC阵营的产品（至强、酷睿、赛扬等），部分产品属于 RISC架构（ IOP），少数产品（安腾系列）属于 CISC和 RISC的结合3CISC架构存储阵营nCISC： 复杂指令集计算机，主要是 Intel、 AMD的 X86处理器，基于 Intel架构的又称 IA架构n应用： 存储中端存储产品的首选，逐步应用于高端产品。n阵营： EMC VNX系列 /VMAX系列、 IBM V7000系列、 Netapp FAS系列、华赛 S5000T系列等。现状现状发展发展早期早期性能迅速增强，成本下降明
3、显已发布针对存储应用的专用芯片标准化程度高，被广泛接收，应用范围广厂家的实力强，发展迅速非针对存储应用，性能不强，成本较高只被少数存储厂家采用4CISC架构控制器设计Storage ProcessorCPUCPUCPU CPUCPUCPUCPU CPU64 bit ArchitectureMirrored Write CacheOverheadRead Cache Storage ProcessorCPUCPUCPU CPUCPUCPUCPU CPU64 bit ArchitectureMirrored Write CacheOverheadRead Cache Fanx8 CMI FanFa
4、nFanPower SupplyPower SupplyI/O ComplexI/O Complex FC ModuleiSCSI ModuleFC ModuleFC ModuleFC ModuleiSCSI ModuleFC ModuleiSCSI ModuleFC ModuleFC ModuleFC ModuleiSCSI Module2颗 Xeon四核处理器 (2.33GHz)16GB缓存EMC CX4-960控制器架构n基于 CISC架构 (Intel X86)的控制器设计包括 RAID处理在内的所有功能都由 X86处理器提供 (软RAID)，对处理器性能、缓存算法的要求都较高需要更高
5、主频或更多数量的处理器，更大的内存，更强调缓存调度算法PCI-E 1.0技术5RISC架构存储阵营6nRISC： 精简指令集计算机，主要是 FreeScale、 ARM、 IBM的产品，比如IBM PowerPCn应用： 常见于低端存储产品，较多采用 RISC+ASIC混合架构。由于历史原因，部分高端产品还在采用 RISC架构。n阵营： IBM DS3000、台湾盘阵厂家 (Infortrend、 promise等 )及其 OEM伙伴 (同有、浪潮、锐捷等 )现状现状发展发展早期早期性能不高，成本较低主要应用于低端存储领域标准化程度低，接受范围有限厂家的实力和投入有限等原因，发展比较缓慢早期产
6、品速度快、设计简单广泛应用于低端 /高端存储领域，中端存储领域应用较少RISC架构控制器设计7采用 Power PC 440 ROC 800-MHz 处理器 (aka Meteor) 超标量核芯，带有一个 1.9x MIPS 倍增器，转换成 1.5-GHZ x-scale 执行 XOR 和 P+QIBM DS3500(LSI Engino 2600)控制器架构项目 DS3500架构 RISC处理器 Power PC 440最大缓存 4GB最大磁盘数 96满配主机接口 8*FC+6*SAS满配后端接口 2*SAS处理器能力弱，整体规格低ASIC架构存储阵营8nASIC： 专用集成电路，厂家为了某
7、种特定需求（通常是 RAID加速）而设计的专用电路n应用： 少数上一代中端产品还在采用，部分中低、低端盘阵还在采用，一般采用 ASIC+CISC或者 ASIC+RISC架构。n阵营： HDS AMS2000、 IBM DS5000（ LSI Engino 7900）、 Infortrend现状现状发展发展早期早期性能不高，成本不低，无竞争优势，只有少数上一代产品还在采用实现复杂，架构封闭，可移植性差存储厂家的芯片实力远落后于 Intel等厂家，发展缓慢专为存储的 RAID处理而设计，能够显著提高 RAID处理效率需要与 CISC处理器协同工作ASIC+CISC混合控制器设计9ASIC芯片， R
8、AID处理Xeon芯片，管理功能PCI-E 1.0技术ASIC芯片， RAID处理Xeon芯片，管理功能PCI-E 1.0技术nASIC+CSIC混合架构ASIC：主要承担 RAID处理、缓存镜像两部分功能CSIC：承担系统管理、数据管理、数据保护等功能n应用状况和前景技术更新缓慢 (1)处理能力有限 ; (2)支持的内存容量小； (3)不支持 PCI-E2.0可移植性差(1)技术设计和实现复杂(2)通用性差，非常封闭HDS AMS2500控制器架构IBM DS5000(LSI Engino 7900)控制器架构8-16GB缓存4-16GB缓存ASIC+CISC混合控制器设计10通用处理器主机
9、接口 磁盘控制器RAID处理器(ASIC)FSB北桥(PCI-E Switch)物理内存物理内存. .DDRII缓存镜像PCIe x820Gb PCIe x1640GbPCIe x820GbPCIe x820Gb存储控制器磁盘接口 磁盘接口8-16个n总线带宽瓶颈传统存储的 RAID处理器的对外通道一般是 16通道PCIe 1.0(总带宽 40Gb)，这是系统的带宽瓶颈 。通过北桥或 PCIe Switch扩展连接后，只是增加通道数量，不提升带宽。2-16个n缓存容量小传统存储受限于 ASIC架构、总线带宽、掉电保护措施 等原因，缓存容量偏小。n前端带宽远大于后端带宽传统存储设计，前端接口的数
10、量及带宽，远大于后端接口的数量及带宽，造成后端接口带宽严重不足，导致 主机接口的性能无法发挥 。PCIe x820Gb主机接口 主机接口 主机接口 控制器架构设计总结11CISC(X86) ASIC应用产品特点复杂指令集计算机，主要是Intel、 AMD的 X86处理器基于 Intel架构的又称 IA架构早期无存储专用芯片，性能不强，成本较高标准化程度高，厂家的实力强，发展迅速性能迅速增强，成本下降明显中端存储产品的首选，逐步应用于高端产品EMC CX4系列 (Intel)、Netapp FAS系列 (AMD)专用集成电路，厂家为了某种特定需求（通常是 RAID加速）而设计的专用电路专为存储的
11、 RAID处理而设计，与主处理器一起工作，早期能够显著提高 RAID处理效率实现复杂，架构封闭，可移植性差，发展缓慢常用于中端存储产品，采用CISC+ASIC混合架构HDS AMS2000、 LSI Engino 7900(IBM DS5000)RISC精简指令集计算机，主要是 FreeScale、 ARM、 IBM的产品早期产品速度快、设计简单由于标准化程度差，厂家的实力和投入有限等原因，发展比较缓慢性能不高，成本较低常见于低端存储产品，如Infortrend等低端盘阵由于历史原因，高端产品大多还在采用 RISC架构Intel新一代处理器： Jasper Forest12处理器 集成内存控制
12、器 ，无需通过北桥连接，访问速度更快，访问带宽更高 (256Gb/s)9根内存插槽， 最大 144GB支持 DDR3，频率 800/1066/1333DDR3 1333(9*Slot)XOR引擎16 PCI ExpressGen 2QPIJasper Forest多核处理器DMI南桥IO模块处理器内部 集成 RAID硬件加速 ，无需 ASIC支持 16个 PCI-E 2.0通道 ，最大带宽：单向 80Gb，双向 160Gb可将 8通道用于后端磁盘连接， 8通道用于缓存镜像连接QPI:QuickPath Interconnect，通常用于处理器之间的互连单向带宽 5.87 GT/s(117.4G
13、b)可用于连接处理器和前端 IO模块三级处理器内部 CacheL1：每核 32K数据 +32K指令L2：每核 256K，数据、指令共用LLC：共享 8MB，指令、数据共用PCI-E 2.0总线技术13PCI-X：竞争共享总线PCI Express：点对点传输PCI Express2.0通道未编码数据速率（有效的数据速率）编码数据速率单向 双向 单向 双向1 4Gbps 8Gbps 5Gbps 10Gbps4 16Gbps 32Gbps 20Gbps 40Gbps8 32Gbps 64Gbps 40Gbps 80Gbps16 64Gbps 128bps 80Gbps 160Gbpsn 串行总线结
14、构 支持点对点传输，每个传输通道独享带宽n 信道聚集 有效组合为 x1， x2， x4， x8， x16和 x32 支持 双向传输 模式， 单信道带宽 5Gbps， 16信道 带宽达到 160Gbpsn 用于控制器的前后端接口、缓存镜像通道的连接SAS传输技术SAS技术3 创新的宽端口技术2 交换架构Phy1 继承 SCSI技术的稳定和高可靠性SCSI技术4 高扩展性PhyPhyPhyPhyPhyPhyPhy四路 SAS宽端口 四路 SAS宽端口6Gb*4 SASSAS技术并行 串行SAS域最多可接16128个设备(128*126)14.Fanout ExpanderEdge Expander
15、SAS磁盘SAS适配器Edge ExpanderSAS磁盘技术15n 先进的磁盘 接口 继承 SCSI的稳定可靠性 全 双工、点对点数据传输 3.0/6.0Gbps接口传输速率 双端口冗余备 份n 多种速率类型 支持 15,000/10,000/7,200rpm三种速率n 良好的兼容性 SATA磁盘兼容 SSD磁盘的主要接口方式 服务器、存储阵列均可使用SAS线缆接口SAS磁盘磁盘接口硬盘厂家的路标16FC硬盘 (3.5寸 )已经不再有新的产品型号10/15K转硬盘全部都是 SAS接口7200K转 的 2.5寸 硬盘是 SAS/ SATA接口7200K转 的 3.5寸 硬盘是 SAS/ SAT
16、A接口SSD硬盘以 2.5寸 SAS为主，保留 3.5寸 FCXSAS在业界的应用17EMC： VNX系列 （新产品， SAS2.0）IBM： V7000（新产品， SAS2.0）HP： P4000、 P6000（ EVA下一代）HDS： AMS2000系列 （ SAS1.0）Netapp: FAS3000/6000（混合架构）SAS架构FC架构低端中端高端包括 EMC、 IBM、 HP、 HDS在内的几乎所有厂家的产品（ SAS1.0）HDS： VSP系列 （新产品， SAS2.0）IBM： DS8800（新产品， SAS 2.0）EMC： DMX系列HDS： USP系列 （老产品）IBM： DS8700（老产品）极少数厂家EMC：
