MSPE-技術(shù)類-3-存儲(chǔ)硬件架構(gòu)設(shè)計(jì)v13課件

MSPE培訓(xùn)教材—存儲(chǔ)硬件架構(gòu)技術(shù)名詞解釋CISC：ComplexInstructionSetComputer，復(fù)雜指令集計(jì)算機(jī)，現(xiàn)在市面常見的是Intel、AMD的產(chǎn)品，比如IntelXeonRISC：reducedinstructionsetcomputer，精簡指令集計(jì)算機(jī)，現(xiàn)在市面常見的是IBM、FreeScale的產(chǎn)品，比如IBMPower6ASIC：ApplicationSpecificIntegratedCircuit，專用集成電路，廠家為了某種特定需求而設(shè)計(jì)的專用電路IA架構(gòu)：IntelArchitecture，英特爾體系架構(gòu)，主要是CISC陣營的產(chǎn)品（至強(qiáng)、酷睿、賽揚(yáng)等），部分產(chǎn)品屬于RISC架構(gòu)（IOP），少數(shù)產(chǎn)品（安騰系列）屬于CISC和RISC的結(jié)合CISC架構(gòu)存儲(chǔ)陣營CISC：復(fù)雜指令集計(jì)算機(jī)，主要是Intel、AMD的X86處理器，基于Intel架構(gòu)的又稱IA架構(gòu)應(yīng)用：存儲(chǔ)中端存儲(chǔ)產(chǎn)品的首選，逐步應(yīng)用于高端產(chǎn)品。陣營：EMCVNX系列/VMAX系列、IBMV7000系列、NetappFAS系列、華賽S5000T系列等?，F(xiàn)狀發(fā)展早期性能迅速增強(qiáng)，成本下降明顯已發(fā)布針對(duì)存儲(chǔ)應(yīng)用的專用芯片標(biāo)準(zhǔn)化程度高，被廣泛接收，應(yīng)用范圍廣廠家的實(shí)力強(qiáng)，發(fā)展迅速非針對(duì)存儲(chǔ)應(yīng)用，性能不強(qiáng)，成本較高只被少數(shù)存儲(chǔ)廠家采用RISC架構(gòu)存儲(chǔ)陣營RISC：精簡指令集計(jì)算機(jī)，主要是FreeScale、ARM、IBM的產(chǎn)品，比如IBMPowerPC應(yīng)用：常見于低端存儲(chǔ)產(chǎn)品，較多采用RISC+ASIC混合架構(gòu)。由于歷史原因，部分高端產(chǎn)品還在采用RISC架構(gòu)。陣營：IBMDS3000、臺(tái)灣盤陣廠家(Infortrend、promise等)及其OEM伙伴(同有、浪潮、銳捷等)現(xiàn)狀發(fā)展早期性能不高，成本較低主要應(yīng)用于低端存儲(chǔ)領(lǐng)域標(biāo)準(zhǔn)化程度低，接受范圍有限廠家的實(shí)力和投入有限等原因，發(fā)展比較緩慢早期產(chǎn)品速度快、設(shè)計(jì)簡單廣泛應(yīng)用于低端/高端存儲(chǔ)領(lǐng)域，中端存儲(chǔ)領(lǐng)域應(yīng)用較少RISC架構(gòu)控制器設(shè)計(jì)采用PowerPC440ROC800-MHz處理器(akaMeteor)超標(biāo)量核芯，帶有一個(gè)1.9xMIPS倍增器，轉(zhuǎn)換成1.5-GHZx-scale執(zhí)行XOR和P+QIBMDS3500(LSIEngino2600)控制器架構(gòu)項(xiàng)目DS3500架構(gòu)RISC處理器PowerPC440最大緩存4GB最大磁盤數(shù)96滿配主機(jī)接口8*FC+6*SAS滿配后端接口2*SAS處理器能力弱，整體規(guī)格低ASIC架構(gòu)存儲(chǔ)陣營ASIC：專用集成電路，廠商為了某種特定需求（通常是RAID加速）而設(shè)計(jì)的專用電路應(yīng)用：少數(shù)上一代中端產(chǎn)品還在采用，部分中低、低端盤陣還在采用，一般采用ASIC+CISC或者ASIC+RISC架構(gòu)。陣營：HDSHUS系列、IBMDS5000（LSIEngino7900）、Infortrend現(xiàn)狀發(fā)展早期性能不高，成本不低，無競爭優(yōu)勢(shì)，只有少數(shù)上一代產(chǎn)品還在采用實(shí)現(xiàn)復(fù)雜，架構(gòu)封閉，可移植性差存儲(chǔ)廠家的芯片實(shí)力遠(yuǎn)落后于Intel等廠家，發(fā)展緩慢專為存儲(chǔ)的RAID處理而設(shè)計(jì)，能夠顯著提高RAID處理效率需要與CISC處理器協(xié)同工作控制器架構(gòu)設(shè)計(jì)總結(jié)CISC(X86)ASIC應(yīng)用產(chǎn)品特點(diǎn)復(fù)雜指令集計(jì)算機(jī)，主要是Intel、AMD的X86處理器基于Intel架構(gòu)的又稱IA架構(gòu)早期無存儲(chǔ)專用芯片，性能不強(qiáng)，成本較高標(biāo)準(zhǔn)化程度高，廠家的實(shí)力強(qiáng)，發(fā)展迅速性能迅速增強(qiáng)，成本下降明顯中端存儲(chǔ)產(chǎn)品的首選，逐步應(yīng)用于高端產(chǎn)品EMCCX4系列(Intel)、NetappFAS系列(AMD)專用集成電路，廠家為了某種特定需求（通常是RAID加速）而設(shè)計(jì)的專用電路專為存儲(chǔ)的RAID處理而設(shè)計(jì)，與主處理器一起工作，早期能夠顯著提高RAID處理效率實(shí)現(xiàn)復(fù)雜，架構(gòu)封閉，可移植性差，發(fā)展緩慢常用于中端存儲(chǔ)產(chǎn)品，采用CISC+ASIC混合架構(gòu)HDSAMS2000、LSIEngino7900(IBMDS5000)RISC精簡指令集計(jì)算機(jī)，主要是FreeScale、ARM、IBM的產(chǎn)品早期產(chǎn)品速度快、設(shè)計(jì)簡單由于標(biāo)準(zhǔn)化程度差，廠家的實(shí)力和投入有限等原因，發(fā)展比較緩慢性能不高，成本較低常見于低端存儲(chǔ)產(chǎn)品，如Infortrend等低端盤陣由于歷史原因，高端產(chǎn)品大多還在采用RISC架構(gòu)Intel新一代處理器：JasperForest處理器集成內(nèi)存控制器，無需通過北橋連接，訪問速度更快，訪問帶寬更高(256Gb/s)9根內(nèi)存插槽，最大144GB支持DDR3，頻率800/1066/1333DDR31333(9*Slot)XOR引擎16PCIExpressGen2QPIJasperForest多核處理器DMI南橋IO模塊處理器內(nèi)部集成RAID硬件加速，無需ASIC支持16個(gè)PCI-E2.0通道，最大帶寬：單向80Gb，雙向160Gb可將8通道用于后端磁盤連接，8通道用于緩存鏡像連接QPI:QuickPathInterconnect，通常用于處理器之間的互連單向帶寬5.87GT/s(117.4Gb)可用于連接處理器和前端IO模塊三級(jí)處理器內(nèi)部CacheL1：每核32K數(shù)據(jù)+32K指令L2：每核256K，數(shù)據(jù)、指令共用LLC：共享8MB，指令、數(shù)據(jù)共用PCI-E2.0總線技術(shù)PCI-X：競爭共享總線PCIExpress：點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳輸PCIExpress2.0通道未編碼數(shù)據(jù)速率（有效的數(shù)據(jù)速率）編碼數(shù)據(jù)速率單向雙向單向雙向×14Gbps8Gbps5Gbps10Gbps×416Gbps32Gbps20Gbps40Gbps×832Gbps64Gbps40Gbps80Gbps×1664Gbps128bps80Gbps160Gbps串行總線結(jié)構(gòu)支持點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳輸，每個(gè)傳輸通道獨(dú)享帶寬信道聚集有效組合為x1，x2，x4，x8，x16和x32支持雙向傳輸模式，單信道帶寬5Gbps，16信道帶寬達(dá)到160Gbps用于控制器的前后端接口、緩存鏡像通道的連接SAS磁盤技術(shù)先進(jìn)的磁盤接口繼承SCSI的穩(wěn)定可靠性全雙工、點(diǎn)對(duì)點(diǎn)數(shù)據(jù)傳輸3.0/6.0Gbps接口傳輸速率雙端口冗余備份多種速率類型支持15,000/10,000/7,200rpm三種速率良好的兼容性SATA磁盤兼容SSD磁盤的主要接口方式服務(wù)器、存儲(chǔ)陣列均可使用SAS線纜接口SAS磁盤磁盤接口磁盤廠家的路標(biāo)FC硬盤(3.5寸)已經(jīng)不再有新的產(chǎn)品型號(hào)10/15K轉(zhuǎn)硬盤全部都是SAS接口7200K轉(zhuǎn)的2.5寸硬盤是SAS/SATA接口7200K轉(zhuǎn)的3.5寸硬盤是SAS/SATA接口SSD硬盤以2.5寸SAS為主，保留3.5寸FCXSAS在業(yè)界的應(yīng)用EMC：VNX系列（新產(chǎn)品，SAS2.0）IBM：V7000（新產(chǎn)品，SAS2.0）HP：P4000、P6000（新產(chǎn)品，SAS2.0）HDS：HUA系列（新產(chǎn)品，SAS2.0）Netapp:FAS3000/6000（混合架構(gòu)）SAS架構(gòu)FC架構(gòu)低端中端高端包括EMC、IBM、HP、HDS在內(nèi)的幾乎所有廠家的產(chǎn)品（SAS1.0）HDS：VSP系列（新產(chǎn)品，SAS2.0）IBM：DS8800（新產(chǎn)品，SAS2.0）EMC：DMX系列HDS：USP系列（老產(chǎn)品）IBM：DS8700（老產(chǎn)品）極少數(shù)廠家EMC：CX4系列（老產(chǎn)品）IBM：DS5000HP：EVA系列（老產(chǎn)品）Netapp:FAS3000/6000（混合架構(gòu)）新一代存儲(chǔ)硬件技術(shù)

PCI-E2.0最高速的總線帶寬技術(shù)，單通道帶寬5Gb，16通道帶寬80GbSAS2.0單端口帶寬達(dá)到6Gb四路寬端口帶寬達(dá)到24GbIntelJasper首次在CPU內(nèi)置RAID加速引擎支持288GB的大容量緩存SSDPhyPhyPhyPhyPhyPhyPhyPhy四路SAS寬端口四路SAS寬端口6Gb*4SASX25-EExtreme(SLC),32GB,SATA,

ZeusIOPS,1TB,SATA,3.5”(MLC),256GB,

SATAII,2.5”SSD盤隨機(jī)訪問性能提升100倍價(jià)格大幅降低，容量接近機(jī)械硬盤PCI-E2.0通道編碼數(shù)據(jù)速率單向雙向×15Gbps10Gbps×420Gbps40Gbps×840Gbps80Gbps×1680Gbps160GbpsDDR31333(9*Slot)XOR引擎16PCI-EGen2QPIJasperForest多核處理器DMI南橋IO模塊新一代存儲(chǔ)IBMV7000架構(gòu)設(shè)計(jì)(基于IntelJasper)CPU的PCIex16總線成為性能瓶頸控制器的核心連接設(shè)備是PCIeSwitch，其連接了FC主機(jī)接口(PCIex8)、后端SAS接口(PCIex8)、緩存鏡像通道(PCIex8)以及一個(gè)擴(kuò)展槽位(PCIex8)，這四部分的總共需要32通道的PCIe的帶寬。但是其連接CPU的PCIe總線只有16通道，無法滿足要求，這成為了系統(tǒng)的性能瓶頸。內(nèi)存容量太小控制器只有2個(gè)內(nèi)存插槽，最大只能配置8GB內(nèi)存(單根4GB)，相比接口和總線速率，明顯偏小。Intel平臺(tái)在存儲(chǔ)廠家的應(yīng)用項(xiàng)目VNX7500DMX4-950架構(gòu)X86RISC處理器至強(qiáng)560032*1.3GHz(共41.6GHz)最大緩存96GB128GB最大磁盤數(shù)1000360滿配主機(jī)接口32*FC+16*IP16*FC+10*IP滿配后端接口8*12GbSAS32*4GbFCIBM：新產(chǎn)品采用IntelJasperV7000：2010年Q4發(fā)布的新一代產(chǎn)品，采用IntelJasper平臺(tái)，定位于現(xiàn)有中端產(chǎn)品，與DS5000持平V7000將IntelJasper的優(yōu)勢(shì)限制使用（如果將IntelJasper平臺(tái)的優(yōu)勢(shì)完全發(fā)揮，將完全超越現(xiàn)有DS5000產(chǎn)品）項(xiàng)目V7000DS5000架構(gòu)X86ASIC+CSIC處理器JasperASIC+Xeon最大緩存16GB32GB最大磁盤數(shù)240480滿配主機(jī)接口8*FC+4*IP16*FC滿配后端接口4*SAS16*FCEMC：Intel的全球頂級(jí)合作伙伴VNX7500：2011年1月發(fā)布，是采用IntelXeonWestmere平臺(tái)，其已經(jīng)接近甚至超越其高端入門級(jí)產(chǎn)品DMX4-950（VNX7500只有緩存配置偏?。￢NX7500如果采用更強(qiáng)的IntelJasper平臺(tái)并將其優(yōu)勢(shì)完全發(fā)揮，將會(huì)嚴(yán)重沖擊其高端DMX產(chǎn)品宏杉MS5000架構(gòu)設(shè)計(jì)IntelJasper多核處理器RAID加速：內(nèi)置異或引擎，提高RAID效率QPI連接：CPU通過QPI連接IO模塊，帶寬超過100Gb超大容量高速緩存超大緩存容量：9根內(nèi)存插槽，最大288GB內(nèi)存訪問加速：CPU直連內(nèi)存，提升內(nèi)存訪問效率，帶寬達(dá)256GbPCI-E2.0總線單通道帶寬5.0Gb，前/后端接口及緩存鏡像采用PCIex8，帶寬達(dá)到40GbSAS2.0技術(shù)單通道帶寬6.0Gb，每控制器兩個(gè)四通道SAS寬端口，帶寬達(dá)到48Gb支持15,000/10,000/7,200rpmSAS磁盤，兼容高性能SSD盤模塊化主機(jī)接口1/10GbiSCSI、8GbFC、10GbFCoE主機(jī)接口卡靈活配置PCIex840GbDDRIII內(nèi)存DDRIII內(nèi)存...Jasper多核處理器SAS