1 體系結(jié)構(gòu)的比較
IBM采用的是傳統(tǒng)的對(duì)稱體系結(jié)構(gòu)，采用其強(qiáng)大的570 pserver作為存儲(chǔ)的控制器，是典型的IBM SHARK系列產(chǎn)品。存儲(chǔ)的管理OS運(yùn)行在控制器內(nèi)，CPU與內(nèi)存也都在控制器內(nèi)。其高端型號(hào)DS-8300產(chǎn)品的每個(gè)控制器是4個(gè)CPU的P570小型機(jī)，雙控制器最大配置CPU數(shù)量為8個(gè)。但DS-8000系列產(chǎn)品具備了許多高端產(chǎn)品應(yīng)有的特征，比如主機(jī)端口最大可達(dá)128個(gè)2Gb FC，磁盤接口最大64個(gè)，緩存容量也可以達(dá)到256GB，這些特性使其可以匹敵多控制器存儲(chǔ)系統(tǒng)，因此，DS-8000系列也是IBM公司參與高檔存儲(chǔ)產(chǎn)品市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的主要武器，而且和競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手高檔產(chǎn)品相比其價(jià)格優(yōu)勢(shì)非常明顯。
現(xiàn)在比較先進(jìn)的高端存儲(chǔ)是基于多控制器磁盤陣列，而雙控制器磁盤陣列由于控制器只能配置兩個(gè)，不能在同一磁盤陣列內(nèi)配置更多控制器，在一定程度上局限了其數(shù)據(jù)處理能力。
在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，每層的控制器至少成對(duì)配置，提供全冗余特性，實(shí)現(xiàn)無(wú)單點(diǎn)故障。也可以配置多對(duì)，在性能上進(jìn)行成倍擴(kuò)展。比如EMC的DMX-3最多可以配置8個(gè)前端控制器（Channel Director）、8個(gè)緩存控制器（Memory Director）、8個(gè)后端控制器（Disk Director），整個(gè)系統(tǒng)中處理器數(shù)量最多可達(dá)130顆。多級(jí)控制器分工協(xié)作，系統(tǒng)整體性能因而可以獲得最佳擴(kuò)展性。更重要的是，在多控制器體系結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，提供了許多獨(dú)特存儲(chǔ)軟件解決方案。該檔次產(chǎn)品是大型關(guān)鍵業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)中心的首選。
HDS與EMC都采用了多點(diǎn)冗余的復(fù)合式體系結(jié)構(gòu)，有多個(gè)專用的存儲(chǔ)控制器，如專用的前端控制器，專用的后端控制器，并且以專用的CACHE控制器為核心，CPU集成在前/后端控制器中，操作系統(tǒng)以微碼方式集成在硬件中，并可以方便的升級(jí)維護(hù)。在這種結(jié)構(gòu)中，前端，CACHE，后端均可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)均衡，并多點(diǎn)冗余。所以，失敗一個(gè)點(diǎn)的時(shí)候，影響量比較小。不過(guò)，還有一點(diǎn)差別的是，HDS前后端連接到核心CACHE，是采用交換方式，而EMC是采用直連方式，所以也叫直連矩陣（Symmetrix Direct Matrix Architecture），EMC Symmetrix DMX利用其點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接可以完全消除其它設(shè)計(jì)方案所具有的總線仲裁和交換系統(tǒng)開銷延遲。
2 后端連接與RAID的比較
IBM采用交換方式連接磁盤與后段卡，而HDS與EMC采用環(huán)路結(jié)構(gòu)，在交換結(jié)構(gòu)中，每個(gè)磁盤都有自己的線路連接到后端卡（口），所以，不容易產(chǎn)生后端瓶頸。至于環(huán)路設(shè)計(jì)，則是現(xiàn)在的流行設(shè)計(jì)，但是，一個(gè)環(huán)路上的盤不能太多，否則，容易產(chǎn)生性能瓶頸。如：一個(gè)2Gb的光纖環(huán)路，一般接到50-60顆盤，已經(jīng)都達(dá)到負(fù)載極限了。而一個(gè)4Gb的環(huán)路，如果考慮翻倍的話，也就最多可以接100-120顆磁盤。
因?yàn)榭紤]到環(huán)路的可靠性與性能問(wèn)題，HDS與EMC的高端存儲(chǔ)都是雙環(huán)路設(shè)計(jì)，每個(gè)磁盤都有2個(gè)環(huán)路可以達(dá)到，而且，這兩個(gè)環(huán)路可以負(fù)載均衡的工作。另外，為了避免一個(gè)環(huán)路，或者一個(gè)磁盤太忙，RAID 組的設(shè)計(jì)也有特殊的要求，一個(gè)RAID組中的磁盤，必須跨越在不同的環(huán)路上面。
為了擴(kuò)大容量，又不影響性能，存儲(chǔ)廠商只好不斷的增加環(huán)路的個(gè)數(shù)，一般情況下，典型的OLTP環(huán)境中，一個(gè)2Gb的環(huán)路中，磁盤個(gè)數(shù)最好也不要超過(guò)32顆，如果想增加更多的磁盤，最好也增加環(huán)路個(gè)數(shù)。
3 CACHE設(shè)計(jì)的比較
HDS與EMC都是以CACHE為核心，并且CACHE size一般比較固定，如64K，256K等等，如果這樣的CACHE size在運(yùn)行很離散的OLTP數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用的時(shí)候，因?yàn)閿?shù)據(jù)庫(kù)的block size一般都比較小，如8運(yùn)、16K，所以，容易引起CACHE size 的浪費(fèi)。因?yàn)榇鎯?chǔ)的一個(gè)CACHE size單元中，一定要保存相臨的磁盤連續(xù)空間。
而IBM因?yàn)椴捎肙S的內(nèi)存來(lái)做存儲(chǔ)的CACHE，所以，CACHEsize就是頁(yè)面大小，默認(rèn)為4K，這樣的CACHE size對(duì)小的IO是很適合的，但是對(duì)大型的IO操作，或者是太大的CACHE size，可能會(huì)有額外的管理負(fù)擔(dān)。
比較大的CACHE size，如64K的CACHE size，一般是因?yàn)榭紤]到高效的算法設(shè)計(jì)以及滿足大部分應(yīng)用需求而設(shè)計(jì)的，如根據(jù)概率統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)，滿足99%的應(yīng)用等等，在一些特定的非常小的離散的應(yīng)用上，則不一定適合。
至于CACHE算法，HDS與EMC基本都是LRU算法，而IBM則采用改進(jìn)的ARC算法。在CACHE保護(hù)中，IBM與HDS都是寫CACHE 鏡相+電池CACHE保護(hù)，而EMC則是讀寫全局CACHE的全鏡相+電池CACHE保護(hù)。在寫CACHE鏡相的規(guī)則中，讀寫CACHE是分離的，寫CACHE鏡相，讀CACHE不鏡相，一份數(shù)據(jù)可能同時(shí)存在于讀/寫CACHE中；而全局CACHE，沒(méi)有讀寫之分，CACHE公用，只有不同的鏈表來(lái)決定那些數(shù)據(jù)是寫CACHE，很類似Oracle的data buffer。
IBM DS8000系列
IBM DS8000沿用了典型的對(duì)稱處理結(jié)構(gòu)，利用其高性能與高可靠的P570作為陣列的雙控制器，兩臺(tái)570互相做冗余，形成一個(gè)雙active 的HA結(jié)構(gòu)。在處理器上也是采用其先進(jìn)的Power5系列的CPU。另外，8000系列的存儲(chǔ)也支持邏輯分區(qū)是利用P570來(lái)支持邏輯分區(qū)(LPAR)。
因?yàn)镮BM采用了570作為8000系列的核心控制器，所以陣列的CPU與內(nèi)存也都是在P570內(nèi)部控制的，而且陣列的可靠性是需要570 來(lái)保證的，整個(gè)DS8000陣列的穩(wěn)定性與處理能力是依賴于P570 CPU 的能力。
EMC DMX3系列
DMX3是在早先SYMMTRIX 2000/3000系列上發(fā)展過(guò)來(lái)的，基本的體系結(jié)構(gòu)沒(méi)有改變，但是CACHE算法卻做了一個(gè)比較大的改動(dòng)，在以前的高端系統(tǒng)中，EMC是不采用寫CACHE鏡相技術(shù)的，而別的廠商基本都采用寫CACHE鏡相、讀CACHE不鏡相、讀寫CACHE分離這樣的技術(shù)。那么，他們分別采用什么樣的方式來(lái)保證寫CACHE數(shù)據(jù)的正確性呢？
第一，因?yàn)镃ACHE肯定都是電池或者UPS保護(hù)的，可以保證不掉電，或者是掉電以后系統(tǒng)還能維持一定時(shí)間，如果在一定時(shí)間內(nèi)還沒(méi)有供電，再把數(shù)據(jù)寫到硬盤上，防止丟失。第二，因?yàn)閷慶ahce鏡相保護(hù)數(shù)據(jù)也很簡(jiǎn)單，就是防止CACHE損壞，如果壞掉一個(gè)CACHE，還有另外一個(gè)，只要馬上把壞的CACHE標(biāo)記起來(lái)不用，鏡相到新的地方即可。第三，早先的SYMMTRIX系列采用了一種類似RAID5的電極校驗(yàn)法來(lái)對(duì)CACHE進(jìn)行校驗(yàn)，保證數(shù)據(jù)的可靠性，提高CACHE的利用率。但是，在新的dmx3中，又采用了一種完全不一樣的鏡相方法，讀寫全局CACHE全鏡相，也就是說(shuō)，如果100G CACHE，有效CACHE是50G。
另外，EMC的RAID方式與HDS也很不一樣，HDS的RAID方式很死板，如RAID10就支持2D+2D，其實(shí)所謂的4D+4D不過(guò)是把2個(gè)2D+2D簡(jiǎn)單的連接在一起。而EMC中，RAID方式比較奇特，如做10，他們先是把磁盤劃成很多道（叫split，如8split，10split，16split等等），每一split可以鏡相到一個(gè)磁盤。如一個(gè)磁盤有16個(gè)split，則3.8G/split，那么這個(gè)磁盤最多可以鏡相到其它16塊磁盤上，同樣，其它的盤也可以交錯(cuò)鏡相到這里，形成一個(gè)比較大的磁盤pool。之后，EMC在每個(gè)split 上做strip，形成metalun，這才是主機(jī)最后使用的LUN，對(duì)應(yīng)到一個(gè)PV。
HDS USP系列
USP最核心的就是CACHE了，有控制CACHE與數(shù)據(jù)CACHE之分，控制CACHE也可以叫shard CACHE，保存著陣列的配置信息以及數(shù)據(jù)CACHE的地址信息，在前端口過(guò)來(lái)尋找數(shù)據(jù)的時(shí)候，會(huì)先經(jīng)過(guò)這里，如果能找到，則去數(shù)據(jù)CACHE，如果找不到，則可能需要磁盤讀取。
數(shù)據(jù)CACHE也叫標(biāo)準(zhǔn)CACHE，如果采用4G的內(nèi)存標(biāo)準(zhǔn)，最大可以到128G，而如果采用8G的內(nèi)存標(biāo)準(zhǔn)，可以到256G，數(shù)據(jù)CACHE是整個(gè)陣列的核心所在。USP的內(nèi)存CACHE最小單元叫segment，固定為64K，最小使用單元叫slot，在有些版本=4 個(gè)segment=256K，有些版本則=1個(gè)segment=64K，因?yàn)樵谶@個(gè)slot中磁盤上的數(shù)據(jù)必須是連續(xù)的，所以，太大的slot可能對(duì)離散度高的oltp應(yīng)用不是太適合。
CACHE的命中率是一個(gè)陣列的響應(yīng)速度以及處理能力的一個(gè)重要體現(xiàn)，因?yàn)镃ACHE命中的話，返回速度是非常快的，而不命中的話，就需要去磁盤尋找數(shù)據(jù)，可能會(huì)比較慢。而CACHE的命中率，與應(yīng)用訪問(wèn)規(guī)則，數(shù)據(jù)分布規(guī)則都有很大關(guān)系。
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本文標(biāo)題：企業(yè)中常用高端存儲(chǔ)器的比較
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