如果說(shuō)羽泉的《冷酷到底》反映了年輕人心中激蕩的自信與活力；那么同有NetStor NCS8000全閃存陣列設(shè)計(jì)的“一硬到底”就體現(xiàn)同有對(duì)于存儲(chǔ)硬件性能和功能的極致追求。

眾所周知，十年間CPU速度增長(zhǎng)了10倍，內(nèi)存性能增長(zhǎng)了8倍,網(wǎng)絡(luò)帶寬速率更是大幅提升了100倍,對(duì)比硬盤(pán)I/O系統(tǒng)的性能幾乎是原地踏步，處理器和硬盤(pán)之間的差距被越拉越大。為了追求整體性能的平衡，不得不通過(guò)磁盤(pán)并行化來(lái)提升I/O的性能，由此造就了外部存儲(chǔ)市場(chǎng)，也就是磁盤(pán)陣列市場(chǎng)的繁榮。實(shí)際上，很多行業(yè)關(guān)鍵業(yè)務(wù)應(yīng)用，如在線交易的數(shù)據(jù)量并不大，在100TB左右，但卻為此不得不購(gòu)買(mǎi)成千上萬(wàn)塊磁盤(pán)，就是為了彌補(bǔ)I/O性能的不足。如今隨著閃存介質(zhì)的應(yīng)用，情況有所緩解。

然而，閃存有沒(méi)有從根本上解決問(wèn)題呢？同有給出的答案是：要想充分發(fā)揮閃存的優(yōu)勢(shì)，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)還要采取很多針對(duì)性的技術(shù)。

深度定制化

現(xiàn)有SSD固態(tài)盤(pán)設(shè)計(jì)，為了實(shí)現(xiàn)在同一個(gè)存儲(chǔ)系統(tǒng)內(nèi)與傳統(tǒng)磁盤(pán)(HDD)共存,不得不將閃存顆粒封裝在與硬盤(pán)相同的磁盤(pán)模塊內(nèi)部,再經(jīng)由SAS接口和SAS HBA連接到PCI-E總線上,雖然實(shí)現(xiàn)了HDD模塊與SSD模塊的通用,但付出了更多協(xié)議轉(zhuǎn)換及更多鏈路開(kāi)銷(xiāo)的代價(jià), 其性能,效率及延遲受到很大影響，難以發(fā)揮出閃存芯片應(yīng)有的性能。在數(shù)據(jù)保護(hù)方面，很多SSD固態(tài)盤(pán)并沒(méi)有提供基于閃存顆粒一級(jí)的數(shù)據(jù)保護(hù)措施，導(dǎo)致整個(gè)SSD盤(pán)可靠性不高，特別是隨著閃存顆粒磨損，壞塊逐步增加性，問(wèn)題暴露會(huì)更加明顯。

針對(duì)目前市場(chǎng)存在的問(wèn)題，同有NetStor NCS8000針對(duì)閃存采取了深度定制化的設(shè)計(jì)方案，它基于硬件加速架構(gòu)設(shè)計(jì)，使用無(wú)阻塞交叉總線架構(gòu)，F(xiàn)PGA和專(zhuān)用低功耗CPU遍布各個(gè)控制單元。使用全硬件數(shù)據(jù)通路設(shè)計(jì)，無(wú)需接口轉(zhuǎn)換、協(xié)議控制等環(huán)節(jié)，充分發(fā)揮閃存介質(zhì)的低延遲、高并發(fā)I/O和高吞吐量的特性。

NCS8000邏輯架構(gòu)如下圖所示，主要包含：2個(gè)前端接口控制模塊、2個(gè)控制管理模塊、2個(gè)RAID控制器和多個(gè)閃存模塊等。

　　NetStor NCS8000全閃存陣列邏輯架構(gòu)

NCS8000全閃存陣列使用專(zhuān)用的閃存模塊作為存儲(chǔ)介質(zhì)，閃存模塊以接口卡的模式封裝閃存顆粒，閃存顆粒高密度集成到主板上。每個(gè)閃存模塊里最多有4個(gè)閃存控制器，每個(gè)閃存控制器最多管理16個(gè)閃存芯片，即每個(gè)閃存模塊最多管理64個(gè)閃存芯片。

　　閃存模塊邏輯架構(gòu)圖

閃存模塊中使用專(zhuān)用的FPGA芯片管理閃存控制器，每個(gè)閃存控制器擁有獨(dú)立的FPGA芯片管理各自的閃存芯片。數(shù)據(jù)流傳輸?shù)介W存模塊后，由FPGA處理，無(wú)需依賴(lài)通用的微處理器指令執(zhí)行。借助閃存控制器中的 FPGA和閃存模塊中的 FPGA，即便在超大負(fù)載條件下，NCS8000全閃存陣列也可提供超低延遲的 I/O 性能。

FPGA擁有并行計(jì)算優(yōu)勢(shì)，閃存模塊中的FPGA控制閃存控制器和閃存芯片并發(fā)操作，每個(gè)閃存控制器最多可并行 64 次存取操作，最高配置的NCS8000全閃存陣列最多可同時(shí)實(shí)現(xiàn)2816次存取操作。正是此并行處理架構(gòu)，即便業(yè)務(wù)系統(tǒng)面臨大量讀寫(xiě) I/O 工作量的情況下，NCS8000全閃存陣列也能維持高速的 I/O 性能。

在一些關(guān)鍵技術(shù)設(shè)計(jì)上，NCS8000都體現(xiàn)出了獨(dú)具匠心的地方，例如超容量算法、均衡損耗技術(shù)、ECC 硬件檢測(cè)、收縮條帶、垃圾回收和二維RAID設(shè)計(jì)。以二維RAID為例，它從兩個(gè)維度進(jìn)行數(shù)據(jù)保護(hù)，一方面閃存模塊內(nèi)部具備收縮條帶RAID技術(shù)，實(shí)現(xiàn)芯片級(jí)的數(shù)據(jù)保護(hù)；另一方面存儲(chǔ)系統(tǒng)本身具有系統(tǒng)級(jí)的硬件RAID保護(hù)，橫跨多個(gè)閃存模塊組的RAID，可橫跨4（2D+1P+1S）、6（4D+1P+1S）、8（6D+1P+1S）、10（8D+1P+1S）或者12（10D+1P+1S）閃存模塊，類(lèi)似于傳統(tǒng)的多塊磁盤(pán)組RAID5+熱備磁盤(pán)。再例如垃圾回收，大多數(shù)閃存存儲(chǔ)垃圾回收算法采用對(duì)稱(chēng)設(shè)計(jì)，相比NCS8000全閃存陣列使用詳細(xì)的NAND塊特性數(shù)據(jù)，分析多個(gè)屬性來(lái)確定每個(gè)數(shù)據(jù)塊的健康情況，更能夠?qū)⒅c接下來(lái)的寫(xiě)入活動(dòng)相匹配。

高級(jí)功能：兩條腿走路

目前市場(chǎng)上也有一些硬件深度定制化的產(chǎn)品，就像是一塊大閃存固態(tài)盤(pán)，沒(méi)有任何高級(jí)存儲(chǔ)功能，從而限制了現(xiàn)實(shí)市場(chǎng)的應(yīng)用。與之先比，NCS8000在深度定制化的同時(shí)，堅(jiān)持兩條腿走路，提供了大量的高級(jí)軟件功能。

存儲(chǔ)虛擬化

NCS8000外部存儲(chǔ)系統(tǒng)虛擬化功能將不同存儲(chǔ)廠商的SAN存儲(chǔ)陣列，整合為一個(gè)大的虛擬SAN，為傳統(tǒng)存儲(chǔ)系統(tǒng)的改造提供一個(gè)基礎(chǔ)的軟件定義的平臺(tái)。NCS8000提供對(duì)后端存儲(chǔ)設(shè)備的查找，管理功能，同時(shí)也能對(duì)存儲(chǔ)設(shè)備進(jìn)行分組管理。

自動(dòng)精簡(jiǎn)配置：

空間高效的虛擬磁盤(pán)技術(shù)為連接到的所有后端存儲(chǔ)設(shè)備提供了自動(dòng)精簡(jiǎn)配置特性。只有真正要向磁盤(pán)寫(xiě)入數(shù)據(jù)時(shí)，才為其分配物理空間，令實(shí)際使用的物理磁盤(pán)容量大為減少。此外，虛擬資源調(diào)配和快照功能結(jié)合，能夠減少進(jìn)行快照時(shí)所需的磁盤(pán)空間。

虛擬磁盤(pán)鏡像：

虛擬磁盤(pán)鏡像能夠?qū)⒁粋€(gè)虛擬磁盤(pán)的數(shù)據(jù)同時(shí)存儲(chǔ)在兩臺(tái)不同的磁盤(pán)陣列上，互為備份。其主要用于保護(hù)重要數(shù)據(jù)的安全性和可用性，是一個(gè)基于本地的高可靠性解決方案。

虛擬磁盤(pán)恢復(fù)：

虛擬磁盤(pán)恢復(fù)特性能夠幫助用戶提高災(zāi)難恢復(fù)的效率，快速恢復(fù)虛擬磁盤(pán)使其回到在線狀態(tài)。

自動(dòng)分層：

當(dāng)NCS8000外部虛擬化其他磁盤(pán)陣列后，可以在NCS8000和外部磁盤(pán)陣列之間實(shí)現(xiàn)自動(dòng)數(shù)據(jù)分層功能。此功能無(wú)需手動(dòng)干預(yù)就可以將外部磁盤(pán)陣列卷上頻繁活動(dòng)的數(shù)據(jù)分配到閃存模塊上。動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)移動(dòng)不僅可提高外部磁盤(pán)陣列的訪問(wèn)性能，還對(duì)主機(jī)服務(wù)器和數(shù)據(jù)的應(yīng)用用戶透明。

在線數(shù)據(jù)遷移：

如何將現(xiàn)有存儲(chǔ)系統(tǒng)上的核心業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)無(wú)縫遷移到全閃存陣列上是很多IT管理人員面臨的重要問(wèn)題，NCS8000存儲(chǔ)虛擬化功能可以有效的解決這一問(wèn)題，使用虛擬磁盤(pán)鏡像不但可以提供本地高可用解決方案，還可以提供數(shù)據(jù)遷移功能。通過(guò)啟用NCS8000全閃存陣列的存儲(chǔ)虛擬化功能，將現(xiàn)有存儲(chǔ)系統(tǒng)進(jìn)行虛擬整合，虛擬整合之后即可在NCS8000和現(xiàn)有存儲(chǔ)系統(tǒng)進(jìn)行虛擬磁盤(pán)鏡像，現(xiàn)有數(shù)據(jù)完全鏡像到NCS8000全閃存陣列后，將鏡像與源進(jìn)行分離，完成數(shù)據(jù)遷移。

數(shù)據(jù)壓縮

不同于其他壓縮方案，啟用壓縮功能許可，需配置獨(dú)立的CPU和硬件壓縮卡，壓縮功能可以將NCS8000的有效容量最多提高 5 倍（在相同的物理存儲(chǔ)空間內(nèi)存儲(chǔ)多達(dá) 5 倍的數(shù)據(jù)），進(jìn)一步降低成本以及占地空間、電源與散熱需求。此外，具有硬件加速功能的實(shí)時(shí)壓縮提高數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的經(jīng)濟(jì)性。

存儲(chǔ)雙活高可用

兩臺(tái)NCS8000上的邏輯卷可以被整合成為統(tǒng)一的虛擬卷標(biāo)示符，從主機(jī)看來(lái)如同來(lái)自不同路徑的同一個(gè)邏輯卷，底層的數(shù)據(jù)雙寫(xiě)和雙讀操作則由NCS8000雙活軟件控制完成。兩個(gè)數(shù)據(jù)卷上的數(shù)據(jù)一致性由雙活功能模板監(jiān)測(cè)保障，并且兩臺(tái)存儲(chǔ)系統(tǒng)之間的鏡像卷關(guān)系無(wú)法進(jìn)行手工啟停操作，此動(dòng)作由存儲(chǔ)微碼自動(dòng)進(jìn)行控制，在某一臺(tái)存儲(chǔ)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)卷在磁盤(pán)陣列間的自動(dòng)遷移。

小結(jié)

針對(duì)閃存介質(zhì)和存儲(chǔ)應(yīng)用的需要，同有NetStorNCS8000在設(shè)計(jì)上采用了“兩手抓，兩手都要硬”的方針，實(shí)現(xiàn)了全閃存陣列設(shè)計(jì)的新突破。為何同有能超越稱(chēng)霸業(yè)界的巨頭們，在全閃存陣列技術(shù)率先取得突破呢？這與同有長(zhǎng)期服務(wù)軍工企業(yè)有關(guān)，以強(qiáng)大的軍轉(zhuǎn)民技術(shù)作為依托，同有堅(jiān)持創(chuàng)新突破，源源不斷輸出領(lǐng)先的產(chǎn)品，引領(lǐng)企業(yè)級(jí)應(yīng)用市場(chǎng)的發(fā)展。