HDS USP通用存储平台硬件技术介绍

存储系统内部架构

HDS USP架构同样采用HDS久负盛名的高性能、无瓶颈的Universal Star Network全光纤交换结构（第三代 Hi-Star架构）。Hi-Star全光纤交换式结构是HDS公司秉承了多年大型主机的设计理念，将众多大型主机中的成熟、高效的技术应用于存储系统之上，在2000年推出了第一代Hi-Star全光纤交换式结构的高端存储系统――9900，该产品一经推出就受到广大高端用户的肯定，在存储业界竖立了高性能、高可靠性、高扩展性的高端存储系统形象。在2002年HDS公司在原有Hi-Star结构基础上提高CSW的运算能力，增加内部通道数量和带宽，升级前后端控制器上的CPU，推出了基于Hi-Star II结构的9900V高端存储系统，该系统的性能、扩展性、可靠性等全面超过9900，成为HDS公司又一个成功的高端存储系统。2004年，HDS公司又在Hi-Star II结构的基础上，推出了第三代全光纤交换式体系架构――Universal Star Network，并且基于该架构推出了具有划时代意义的HDS USP超高端存储系统，该系统性能、扩展性等方面全面超越目前业界已有的高端存储系统，而且提供了全面的虚拟存储解决方案，使异构存储系统互联互通成为可能。

这种交换式结构的技术是提供了“点对点”、“无阻塞”的数据访问，如图所示，在交换式架构中，最重要的部件是缓存交换模块（CSW）。通过CSW，主机接口控制器、数据Cache和磁盘通道控制器连接在一起，数据Cache与前后两端控制器之间都能够构成“点对点”的连接，实现并发通道数量最大，数据通道利用率最高。通过使用交换式的结构，使HDS USP磁盘存储系统具有了良好的扩展能力，前端的主机通道控制器、后端磁盘通道控制器和Cache都能够在线的、灵活的进行升级，从而降低了系统升级的投资。

存储系统并发处理能力越高，就意味着可以处理更多的应用系统读写请求，进一步提高整个系统的性能。

的设计

高端存储系统中除了要有高性能、高扩展性的结构外，Cache的设计将直接影响到存储系统的性能表现和可靠性。

首先，HDS USP的Cache设计中采用了Cache写镜像技术，即将Cache板分别至于两个互为备份的控制区域内，在响应读操作时这两个控制区域中的Cache在是独立响应的；在进行写操作时，当数据写入任何一个控制区域中的Cache时，同时会在另外一个控制区域中的Cache中保留一份镜像数据，直到这些数据被写入硬盘。

这种设计一方面确保在Cache中的数据的安全可靠，无论哪一个控制区域中的Cache出现问题，另外一个控制区域中都保存着对方Cache中未写入硬盘的数据；另一方面在进行在线的Cache升级时，HDS USP磁盘存储系统都能够支持便捷、快速的升级方式，做到升级时对系统影响时间最短。

其次，HDS USP磁盘存储系统为了有效的提高读Cache的效率和减少Cache中的寻址时间，将数据Cache和控制Cache分离开来，独自承担不同的任务。

l        数据Cache中包含应用系统的读、写数据；

l        控制Cache中包含数据在数据Cache中的位置信息、逻辑卷信息、配置信息等

控制Cache中的众多信息中，数据的Cache位置信息非常重要，主机通道控制器通过获取这些位置信息缩短在数据Cache中的寻址时间，提高了数据访问速度；另外，如果控制Cache中没有主机要访问的数据的位置信息时，就说明该数据并没有在数据Cache中，此时控制Cache将向磁盘通道控制器发送请求，将该数据从硬盘写入至Cache，并且更新控制Cache中的位置信息。我们试想一下，如果没有控制Cache，所有的I/O操作请求都集中在Cache中处理，Cache越大，寻址时间越长，最终导致系统性能下将。

保护方式

磁盘存储系统最基本的功能就是保存数据，自从80年代初RAID技术产生以来，使用RAID技术进行磁盘的容错保护就成为磁盘存储系统的一个工业标准。HDS公司在设计其第一代高端存储系统时就已经采用了复合工业标准的RAID技术，并且一直将这一技术应用于随后推出的各个存储系统中。在HDS USP磁盘存储系统中，支持的RAID方式有0＋1、5、6。

HDS USP系列产品对RAID保护技术也进行的增强与灵活选择。在RAID 0+1保护方式下，一个RAID组可以由4块或8块物理盘组成2D+2D或4D+4D，这样可以达到更高的性能。同时HDS USP还提供由4块或8块组成的物理盘支持RAID 5保护方式下的3D+1P、7D+1P，其中7D+1P的RAID 5 方式可以极大的提高磁盘组的利用率（87.5%），节约了盘组投资并可同时提高大文件处理方式的性能，6D+2P的RAID6方式主要是针对使用300GB硬盘，以提高300GB硬盘RAID组的数据安全性。

一 直以来存储系统的管理就是一个长期困扰用户的一个难题，尤其是高端存储系统，很多厂商都建议用户购买更多的原厂服务，请厂家的工程师进行维护与管理，这样 虽然用户的维护人员管理工作减轻了，但是管理成本却大幅度增加。需要注意的是，这种管理方式通常很难满足用户根据业务需求随时对存储系统进行调整，延误了 业务系统上线时间。HDS USP磁盘存储系统提供的管理方式非常灵活、简便，通过图形界面化的管理，用户通过培训后，自己可以对存储系统进行有效的管理，包括创建RAID组，划分LUN，绑定主机系统等方方面面的工作，即节省了管理成本，加速了存储系统适应业务变化的需求，同时能够提高用户系统管理员的维护水平。

与异构存储设备的连接能力

HDS USP通用存储平台通过存储虚拟化的技术，可以实现将不同厂商的存储系统集合到同一个存储池中。HDS USP存 储平台内部的资源为内部存储资源，与之相连的其它存储设备上的资源是外部资源。通过该功能，可以使用统一的管理平台实现对内部和外部存储资源的统一管理， 统一分配，可以按照应用系统的性能要求分配相应的存储资源。从主机的角度看，内部存储资源和外部存储资源功能完全相同，而内部和外部存储资源之间的数据交 换可以通过存储系统本身的数据复制和数据迁移软件来完成。

 

通用存储平台的逻辑分区技术

HDS在通用存储平台上引入了逻辑分区的概念，这也是目前在存储系统中唯一的技术。通过这个技术，你可以对通用存储平台进行逻辑划分，最大可以32个逻辑虚拟存储系统。每个虚拟存储系统都拥有独立的主机通道端口、CACHE、磁盘等资源。在通用存储平台和与之相连的外部存储设备中，通过逻辑分区功能可以使得应用系统的需求和分配给该应用的资源得到合理的调度和匹配，从而保证应用服务质量。

HDS USP通用存储平台的最大内部容量可达到332TB，外部容量可以达到32PB。目前，HDS USP产品支持72 GB(转速15000转/分)和146GB/300GB（转速10000转/分）三种磁盘类型。HDS USP产品可装载到1152块物理盘，是目前全球最大的磁盘存储系统。同时，HDS USP系列产品可以支持在线的升级能力，即低型号的产品可以升级到高型号的产品。这对用户的投资保护非常重要。

项目	HDS USP
CHIP主机接口控制器	8块CHIP板，16/32FC port/CHIP，共192个FC口
ACP磁盘控制器	8块ACP板，8 FC环路/ACP，共64条FC环路
Cache数据缓存	4Cache板，32GB/板，共128GB
Control Memory控制缓存	6GB
Cache Switch	4
Cache数据总线带宽	68 GB/s
CM控制总线带宽	13 GB/s
并发IO数量	64＋192＝256
存储系统CPU数量	128颗 800MHz 64 bit MIPS芯片
系统内部最大盘包数	1152
系统内部最大裸容量（使用146GB磁盘）	332TB
IOPS	200万
缓存镜像写	支持镜像写
支持RAID5方式	3D+1P和7D+1P
支持RAID0+1方式	2D+2D和4D+4D
系统单故障点	没有

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