(连载)网络存储导论第二章：NAS实例介绍（二）

举例2：HDS 公司的Lightning9960 存储系统分析：     Lightning9960 的体系结构如图一所示，主机接口最大可以使用四个CHIP 对，每个CHIP 对由两个可以互相备份（每个主机必须通过两个光纤通道适配器同时与两个CHIP 的一个口连接）的CHIP 组成，每个CHIP 拥有四个光纤通道（ESCON 接口在本文中将不涉及，但并不影响存储工程师对性能的讨论）主机接口和两个用于与内部两个交换机连接的光纤通道接口，四个CHIP 对共有32 个光纤通道主机接口和16 个光纤通道的与内部交换机相连接的接口。在Lightning9960 的中间采用两个Crossbar 交换机，每个交换机都与每个CHIP、每个缓存块和每个磁盘阵列控制器的光纤通道相连接。Lightning9960 最多有四块8GB 的缓存，缓存是CHIP 与控制器之间数据的必经缓冲区，它与交换机之间共有16 个光纤通道连接（图中只画出了8 个）。在体系结构的最下面是四对磁盘阵列控制器，每对控制器有四个连接交换机的通道和8 个用于连接磁盘驱动器的磁盘通道。控制器对中的不同控制器的两个磁盘通道同时连接到双端口磁盘的两个端口上提供备份连接，所以每对控制器实际有4 个独立的磁盘通道。     z Lightning9960 的数据通道带宽：     从Lightning9960 的结构图中可以计算出每部分的带宽是：32 个光纤通道主机端口总带宽为3200MB/ 秒；CHIP 与交换机之间的总带宽为1600MB/ 秒；在交换机到缓存之间的总带宽为1600MB/ 秒；在缓存到交换机之间的总带宽为1600MB/ 秒（缓存和交换机之间是双向传输所以此项带宽与上一项带宽互相不影响）；交换机到磁盘阵列控制器的总带宽为1600MB/ 秒；内部磁盘通道的总带宽为1200MB/ 秒（因为每对磁盘阵列控制器的四个磁盘通道中在做RAID5 时有一个通道的带宽被用来做校验）。由于所有以上的带宽都是串行结构，所以Lightning9960 的数据通道实际总带宽受到链路中最小值1200MB/ 秒的限制。但数据通道带宽并不等于整个系统的实际性能，实际的性能将受到每个磁盘阵列控制器（ACP）的RAID 引擎、系统整个体系结构和应用环境的影响，下面将讨论在应用中的实际性能。      z Lightning9960 的体系结构：
图2-2  Lightning9960 磁盘阵列系统的体系结构（图中只给出数据通路的结构图）     z Lightning9960 的实际性能：     Lightning9960 存储系统中每个磁盘阵列的性能由于受到每个磁盘阵列控制器（ACP ）的RAID 引擎的限制，单个控制器的性能只有60MB/ 秒左右，而且无论使用控制器的一个通道还是两个通道结果都是同样的，这个结果是在单主机有序的数据请求下的实际结果。所有的Lightning9960 中的8 个控制器，在每个控制器都在单主机访问的情况下，总的最大的实际性能为480MB/ 秒左右。而在存储区域网络的实际应用环境中，数据访问来自多个主机，在这种情况下，Lightning9960 的实际性能将迅速衰减，假如不确定的数据请求来自8 台主机以上，总性能将衰减到100 到200MB/ 秒左右。但在Lightning9960 存储系统中，有8 个用于主机连接的CHIP， 它为系统在多主机连接情况下的实际性能的提高做了巨大的贡献。由于每个CHIP 可以将与它连接的所有的不同主机来的I/O 请求重新排队，这样一来，从每个CHIP 进入系统中的数据请求变成有序的I/O 请求，使整个系统的在无论连接多少个主机时，不确定的数据流只有8 个来自不同CHIP 的数据流，优化了系统的性能。     在只有8 个不确定的数据流的情况下，存储工程师来讨论一下Lightning9960 存储系统的实际性能。对单一控制器的逻辑单元来说，对它的数据访问有可能只来自一个CHIP 也有可能来自多个CHIP（最多8 个），外部连接的主机越多来自多个CHIP 的可能性越大。而对于存储工程师目前视音频媒体流应用中，共享的主机数量一般在几十个到几百个左右，在这种情况下，对单一控制器的逻辑单元的数据访问来自多个CHIP 的可能性较大，假如对某一控制器的逻辑单元的数据访问来自6 个左右的CHIP，那么总的实际系统性能将在200MB/ 秒左右。     在Lightning9960 存储系统中单个CHIP 对数据请求的排序，在一定程度上优化了系统的实际性能，但多个CHIP 之间没有进行统一排序使本系统的实际性能并没有得到很大提高。     在多媒体共享应用中，Lightning9960 存储系统中的单个逻辑单元的性能限制是一个非常严重的缺陷，单个逻辑单元的最大性能只有60MB/ 秒，而在处理同时来自不同CHIP 的数据请求时，性能将急剧下降，有可能只有20MB/ 秒左右。     综上所述，从实际性能和单逻辑单元两方面来看，Lightning9960 存储系统适合用于对并发流实际带宽要求不是很高的视音频流共享应用领域。但在事务处理类应用领域，因为大容量的缓存可以存储数小时的数据，以及在这里没有讨论的比其他系统更强大的用于传输配置信息和控制信息的具有64 个入口的共享存储器（shared memory ），使Lightning9960 存储系统在该领域有非常好的I/O 处理性能表现，实际的I/O 处理能力可以到60000 个I/Os 左右。