低端存儲拼價格，中端存儲拼功能，那么高端存儲拼什么?當(dāng)然是架構(gòu)。5月8日，浪潮正式推出新一代高端存儲AS18000，滿足了關(guān)鍵業(yè)務(wù)對高性能、高可靠性、高可擴(kuò)展性的核心需求，而這一切的基礎(chǔ)就是其獨(dú)特的架構(gòu)——業(yè)內(nèi)領(lǐng)先的全共享交換架構(gòu)iMatrix。

架構(gòu)設(shè)計對于高端存儲系統(tǒng)來說，就像摩天大樓的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計，不同的結(jié)構(gòu)決定了建筑的安全性、耐久性和適用性。所以，高端存儲的架構(gòu)設(shè)計將對產(chǎn)品的性能、可靠性、可擴(kuò)展性起到?jīng)Q定性作用。

俗話說，外行看熱鬧，內(nèi)行看門道。對于高端存儲來說，這個門道就是架構(gòu)。高性能、高可靠和可擴(kuò)展性是所有高端存儲面臨的“三角”難題，也是成為衡量高端存儲技術(shù)領(lǐng)先性的重要指標(biāo)。如何在三者之間取得均衡，對于廠商和用戶來說都是一道難題。那么，高端存儲架構(gòu)經(jīng)歷了怎樣的演進(jìn)呢?浪潮全共享交換架構(gòu)iMatrix又是如何重新定義新一代高端存儲架構(gòu)的領(lǐng)先性呢?且看下文分解。

(圖示：黃色方塊代表控制器，淺藍(lán)色方塊代表緩存，深藍(lán)色方塊代表存儲介質(zhì)，白色方塊代表交換，線條代表線纜)

多控高端存儲演進(jìn)

先回顧一下存儲架構(gòu)過去幾十年的發(fā)展歷史。高端存儲是在大型機(jī)、小型機(jī)出現(xiàn)后，隨著數(shù)據(jù)規(guī)模的持續(xù)增長需求開始出現(xiàn)，自從問世就一直承擔(dān)著IT應(yīng)用中的最核心的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的存儲、管理。其中，基于開放系統(tǒng)的高端存儲系統(tǒng)出現(xiàn)的時間已接近20年。按時間順序，高端存儲架構(gòu)經(jīng)歷了從總線架構(gòu)到交換式架構(gòu)、矩陣直連架構(gòu)、分布式架構(gòu)、全共享交換式架構(gòu)的演進(jìn)歷程。今天，浪潮AS18000的推出將高端存儲架構(gòu)定格在新一代全共享交換架構(gòu)?？梢赃@樣說，浪潮AS18000采用的新一代全共享交換架構(gòu)的iMatrix融合了前幾代架構(gòu)的優(yōu)勢，既充分發(fā)揮了交換架構(gòu)的高可靠優(yōu)勢，又使得分布式架構(gòu)的高擴(kuò)展優(yōu)勢得以全面施展。浪潮AS18000為高端存儲的可靠性、擴(kuò)展性、性能、延遲等指標(biāo)樹立了新桿桿。

1. 總線架構(gòu)：擴(kuò)展性差，總線資源爭用

總線架構(gòu)圖示

目前，已經(jīng)沒有廠家再采用總線交換式的架構(gòu)。EMC和HDS的早期產(chǎn)品都曾經(jīng)采用過這種架構(gòu)。該架構(gòu)的缺點(diǎn)是可擴(kuò)展性不強(qiáng)，且由于基于總線，存在總線爭用，造成數(shù)據(jù)訪問效率受到影響。

2. 交換式架構(gòu)：時延大，資源爭用

交換式架構(gòu)

交換式的架構(gòu)通過交換ASIC將前端和后端連接進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。交換式架構(gòu)具有更好的可擴(kuò)展性，但要解決減少交換時延和交換爭用等問題。目前，在全球仍有高端存儲廠商在采用該架構(gòu)。

3. 矩陣直連架構(gòu)：不易擴(kuò)展，布線復(fù)雜

矩陣直連式架構(gòu)

該架構(gòu)的前端和后端采取矩陣式直接連接方式，缺點(diǎn)是可擴(kuò)展性很差，同時由于連接信號線數(shù)目眾多，在一定程度上給布線和維護(hù)帶來了困難。EMC的DMX-4就是采用基于矩陣直連式的存儲陣列架構(gòu)。目前，EMC在VMAX高端存儲上已經(jīng)棄用該架構(gòu)。

關(guān)于矩陣直連式架構(gòu)的誕生，在這里給大家講個小故事，據(jù)說當(dāng)年研發(fā)出交換式架構(gòu)的廠商對該架構(gòu)申請了技術(shù)專利。這樣就讓競爭廠商沒有辦法采用，只得放棄交換式架構(gòu)另辟蹊徑，轉(zhuǎn)而將每個需要通信的部件全部用線連起來，確保架構(gòu)的應(yīng)用能力，并且規(guī)避專利版權(quán)問題。這就是矩陣直連式架構(gòu)的由來。

矩陣直連架構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是：數(shù)據(jù)響應(yīng)敏捷、時延低，因?yàn)椴挥媒?jīng)過交換機(jī)。缺點(diǎn)也顯而易見：擴(kuò)展性差?？梢韵胂?，每增加一個控制器，都會帶來線纜的大量增加，給產(chǎn)品設(shè)計帶來不小的挑戰(zhàn)，也增加了項(xiàng)目實(shí)施和運(yùn)維的復(fù)雜度。

4. 分布式架構(gòu)：非全共享模式

分布式架構(gòu)

分布式架構(gòu)將串行延遲降至了最低，使得系統(tǒng)獲得了理論上最高的加速比。由于該系統(tǒng)的所有資源，包括計算資源、內(nèi)存資源、磁盤資源都足夠分散，因此資源爭用的可能性極小。分布式系統(tǒng)具有更好的性能、可擴(kuò)展性，同時也擁有更低的成本。

然而，這種架構(gòu)也存在一些不足，分布式架構(gòu)在系統(tǒng)內(nèi)部保持了一個較高的數(shù)據(jù)冗余保證，但是在主機(jī)到存儲的鏈路層，缺少更高層次的可靠性保證機(jī)制;在關(guān)鍵業(yè)務(wù)應(yīng)用環(huán)境中，只保證了數(shù)據(jù)的高性能、高可靠的內(nèi)部存儲，沒有提供更高可靠性的數(shù)據(jù)IO服務(wù)。

目前，市場上最新一代高端存儲陣列HP P10000、EMC的VMAX等高端存儲都在采用這種全分布式架構(gòu)。

5. 全共享交換架構(gòu)iMatrix：定義新一代高端架構(gòu)，高可靠、高性能、高擴(kuò)展

全共享交換式架構(gòu)

在“互聯(lián)網(wǎng)+”的影響下，用戶要迎接新時期的“關(guān)鍵業(yè)務(wù)+”的挑戰(zhàn)，首先就需要一個高可靠、高性能和靈活可擴(kuò)展的核心業(yè)務(wù)架構(gòu)。浪潮新一代全共享交換架構(gòu)iMatrix，包括主機(jī)層、控制器層、存儲層三層全共享交換，提供了領(lǐng)先的高可靠、高性能、高擴(kuò)展等關(guān)鍵存儲特性，代表著高端存儲架構(gòu)設(shè)計未來的發(fā)展方向。

基于iMatrix架構(gòu)的浪潮AS18000高端存儲與天梭K1構(gòu)成浪潮“計算+”戰(zhàn)略的核心應(yīng)用引擎。浪潮AS18000為客戶提供“7個9”的方案級可靠性、600萬IOPS(約每秒承載60萬筆業(yè)務(wù))的高性能、16個控制器和7680個硬盤驅(qū)動器的高擴(kuò)展能力。

目前，iMatrix具有業(yè)界最強(qiáng)的容錯能力，提供了從容忍三控制器故障、三引擎故障到容忍三站點(diǎn)故障的系統(tǒng)架構(gòu)保障?；谛乱淮叨舜鎯軜?gòu)的AS18000毫無疑問將成為用戶核心業(yè)務(wù)的強(qiáng)大支撐，讓用戶的核心數(shù)據(jù)系統(tǒng)能夠輕松應(yīng)對關(guān)鍵業(yè)務(wù)帶來的諸多挑戰(zhàn)。

浪潮AS18000通過32路存儲冗余鏈路和智能化的IO調(diào)度策略，可實(shí)現(xiàn)高端存儲鏈路、控制器、存儲資源的自動負(fù)載均衡。基于前端PCIe 3.0全交換，浪潮AS18000可構(gòu)建全局緩存資源池，充分發(fā)揮每個控制器的性能，達(dá)到目前業(yè)界最高的600萬IOPS和小于1ms延遲。通過后端SAS 3.0全交換，浪潮AS18000可構(gòu)建統(tǒng)一的數(shù)據(jù)共享資源池，實(shí)現(xiàn)每一塊數(shù)據(jù)對每個前端控制器可視。

iMatrix架構(gòu)讓浪潮AS18000充分發(fā)揮了前后端交換組件的最大性能，可實(shí)現(xiàn)768GB/s的雙向均衡帶寬，達(dá)到小于1ms的低延遲，滿足關(guān)鍵業(yè)務(wù)對數(shù)據(jù)響應(yīng)速度和數(shù)據(jù)一致性的高要求。

在極端情況下，16個控制器只要還有一個控制器“存活”，也可確保數(shù)據(jù)的可訪問性?？梢哉f，iMatrix具有數(shù)倍于其他廠商高端存儲的容錯能力，能夠?qū)崿F(xiàn)“6個9”的系統(tǒng)可靠性和“7個9”的方案級可靠性。