HDS-AMS200产品白皮书

HDS AMS200产品白皮书

一. 概述 (4)

二. HDS AMS 200技术的技术优势.......................................................................... 错误！未定义书签。

2.1新一代企业级模块化存储结构................................................................................. 错误！未定义书签。

与HDS USP系列具有共同性 ........................................................................... 错误！未定义书签。

全新的高性能模块化存储系统结构.................................................................... 错误！未定义书签。

负载平衡的后端磁盘结构——保证I/O性能 (7)

2.2面向应用优化的存储系统 (8)

2.3高安全性24×7运行保障 (10)

采用虚拟化技术简化了主机连接，保障了系统的安全性 (10)

SAN环境下LUN的安全保护—SANtinel (11)

主动的全局热备技术保障数据安全 (12)

图形化管理的I/O通道管理软件保证主机I/O操作的连续性 (15)

2.4海量容量扩展和灵活的容量管理 (17)

2.5SAN环境下的性能优化 (19)

Flash Access 保证100%的读写命中率 (19)

性能监控和性能分析采样 (20)

全局调优和逻辑单元调优—适应SAN环境的多种调优方式 (21)

2.6安全简便的系统管理 (22)

通过浏览器监视系统运行状态 (22)

基于JAVA技术的图形化网络管理 (23)

存储在阵列中的管理密码防范管理风险 (24)

三.HDS AMS 200产品技术指标 .............................................................................. 错误！未定义书签。

四. HDS AMS 200突出优势 (28)

4.1对磁盘系统的选型依据 (28)

4.2HDS AMS存储产品的突出优势 (29)

五.HDS AMS 200机房环境要求 (30)

5.1空气质量 (30)

5.2温度及湿度 (30)

5.3机房活动地板 (30)

5.4电源 (31)

5.5地线 (31)

5.6搬运要求 (31)

5.7设备物理参数 (32)

5.8安装占地空间 (32)

一、概述

通过融合在技术和市场方面处于领先地位的创新特性和功能，HDS AMS200存储系统重新定义了模块化存储的概念。新一代的“AMS家族”继承了存储分区概念，共享一致的API、软件工具以及通用的管理框架。所以，您可以根据自己的业务需要选择最佳的解决方案――模块化可扩展的存储系统，确保您的投资得到长期保护。

HDS AMS200高度通用存储系统提供了高标准应用所需的性能和简化管理所需的智能。该产品从桌边式单元开始, 当您的存储需求变大时, 在您可负担的范围内, 可方便地进行扩展和升级。HDS AMS200存储系统支持各种依赖于数据的领域，如生命科学、零售业、医疗信息以及数字广播等；在许多情况下，实施数据存储、数据挖掘、24×7的在线商业交易和多媒体应用等系统中的存储系统就如同“即插即用”一样简单。

HDS AMS200存储系统是根据广受好评的“应用优化存储”远景战略所推出的产品，为您提供简化的基础设施，以方便地管理、保护您的重要信息并优化资源的利用。

HDS AMS 200系统是运营商级别的存储系统能够提供99.9998%的可用性，通过使用HDS AMS 200系统能够

简化基础设施，易于管理

?采用HDS AMS 200系统实现集中存储系统与资源池。

?配合业界标准的开放、可扩展、模块化HiCommand?管理框架集中存储

管理。

?最佳产品间的无缝集成。

?基于策略的自动化。

?从任何地方管理异构平台。

?使用HiCommand设备管理器来管理HDS及其它厂商的产品。

?通过虚拟端口和主机存储域简化基础设施。

?降低许可和维护成本。

?同时支持Microsoft? Windows NT?/Windows? 2000以及主要的UNIX?

平台以及Linux?、Novell? NetWare?和HP? OpenVMS?。

保护关键信息

?即时的、用户定义的时间点拷贝－快速地进行灾难恢复。

?对备份、应用程序测试以及数据存储/数据挖掘等进行无干扰、实时的拷

贝。

?无干扰扩展至40.5TB以上。

?针对24×7的数据可用性可进行方便的部署和异地冗余。

?“无服务器”拷贝。

?Hi-Track?回叫服务。

优化资源利用

?提供先进的存储分区功能，面向应用系统优化存储环境

?多维扩展，包括容量扩展、带宽扩展和连接扩展等。

?满足针对嵌入式应用的行业市场需求（从入门级到高容量）。

?卓越的性能—基于Hi-Per II体系架构

二、HDS AMS200的技术优势

2.1新一代企业级模块化存储结构

2.1.1全新的高性能模块化存储系统结构

HDS AMS200采用全新的体系结构—HiPer II提高了系统的I/O能力。一般，模块化阵列系统采用的是内部共享总线结构，CPU是整个控制系统的核心；缓存、前端接口、后端接口通过共享的总线进行数据交换。与传统共享总线结构不同，在HDS AMS200的系统中采用了内存交换结构，并且将这种结构通过一个专用的大规模集成电路实现；这个大规模集成电路是由日立公司专门研发的RAID性能增强IC。该IC是整个HiPer结构的核心，而CPU只是用来处理管理及协调。具体结构如下图：

图 1、全新的Hi-Per II结构

从图中可以看到缓存、前端接口和后端磁盘通道接口都是通过Hi-Per II结构以交换的方式进行数据传输。并且在两个控制器的Hi-Per II结构之间通过两条负载平衡的内部数据交换链路进行写I/O的镜像操作，这样可以保证两个控制器在Dual Active模式下工作的性能。HDS AMS200是采用模块化设计的企业级存储产品，主要功能模块是RK（控制模块）和RKA（磁盘模块）。

控制模块—RKM

磁盘模块—RKAJ

RKM中包括有Dual Active控制器、15个磁盘槽位、两个缓存电池备份模块、冗余的电源和风扇系统；RKA中有15个磁盘槽位，Dual Active的系统扩展连接控制器（ENC），冗余的风扇和电源。

2.1.2负载平衡的后端磁盘结构——保证I/O性能

HDS AMS200系列产品在其控制器内部通路与主机连接通道两个部分均采用了全光纤通道标准设计，每条通路可达到200MB/S 传输速度，使存储系统在当今配置高容量磁盘时，形成了一个良好通路传输环境；并且在系统的后端磁盘环路结构中，采用了独有的负载分配的结构。从下图中可以看到无论是控制模块还是容量扩展模块中的磁盘都是平均分布在两个负载分担的光纤通道环路对上，这样保证了在任何容量规格配置的情况下都具有很好的性能表现。

2.2面向应用优化的存储系统

HDS AMS200遵循HDS先进的AOS（面向应用优化的存储）战略设计的，都具备能够保证应用系统QoS的存储逻辑分区功能。

2.2.1 Cache Partition Manager——高速缓存分区功能

Cache Partition Manager（高速缓存分区功能）是AMS存储系统产品线的一个关键改变，可确保应用的服务质量。其它任何模块化产品都没有能力在这一级别管理高速缓存。

Cache Partition Manager通过以下机制发挥作用：

图表 2分区技术的使用

●将Cache分为最多8个分区。每个分区的资源访问独立进行，不会互相串扰。●根据应用的I/O特性不同，可以用多种不同的方法优化每个分区的分段大小。分

段尺寸可设置为4KB,8KB,16KB,64KB,256KB,512KB等等。可调的分段尺寸将大大提高缓存访问的命中率。

图表 3对于4KB的I/O数据， 8KB的分区将比16KB的分区大大提高访问命中率

●根据应用的可靠性要求不同，对Cache的使用率要求不同，对可将每个分区的缓

存设为镜像模式、无镜像模式

●每个分区对应的磁盘LU可选择不同的条带大小，尺寸可由16KB,64KB,64KB一

直增长到128KB，最终实现分区缓存数据写入磁盘的优化操作

2.2.2可调磁盘条带大小——Striping Size

综上所述，分区技术为模块化存储设备提供存储虚拟化的高级能力，最终为应用系统提供全方位的存储服务质量支持。

2.3高安全性24×7运行保障

HDS AMS200也采用了全冗余结构设计，保证业务的连续性。HDS AMS200也支持I/O通道故障切换软件HDLM。

2.3.1采用虚拟化技术简化了主机连接，保障了系统的安全性

在没有主机存储域技术的时候，异构主机平台实施数据集中时，用户需要为存储端口的配置花费很多精力；这因为不同的主机与存储系统间的SCSI指令是有区别、互相排斥的，这样在一个混合的环境中有些主机平台是不能够与其他平台共享一个物理连接；即使是使用交换机的分区管理也会造成系统的严重隐患。HDS公司提出了HSD技术，就是在存储系统的物理端口上划分出不同的逻辑端口，每个逻辑端口可以设定独立的对应主机连接特性，保证SAN环境中能够在节约端口资源的情况下保证系统的安全。HSD（HOST STORAGE DOMAIN）如下图：每个物理端口可以有128

个主机存储域，每个逻辑端口都可以有自己独立的连接参数设定和LUN映射，每个逻

辑端口可以有256个LUN映射。并且通过HDS公司的HSD技术可以在一个物理端口中有128个LUN 0，这种技术是HDS独有的；在有些SAN技术中，实现一些功能LUN 0 是必须的，例如SAN BOOT等。通过HSD技术还可以方便用户在SAN环境中的Performance On-Demand系统实施；通过划分逻辑端口，可以方便的将异构服务器同时连接到一个物理端口上，这样可以将对系统要求不高的服务器共享连接到一个物理端口。

图 4、主机存储域与逻辑端口

2.3.2 SAN环境下LUN的安全保护—SANtinel

在SAN环境中对LUN的安全管理是非常重要的。要防止操作员误操作而引起的数据损坏需要对整个存储系统进行必要的安全管理。SANtinel数据安全管理软件可以提高在复杂异构的SAN环境中的数据安全性。它允许用户在HDS AMS200系统中通过HBA卡的World Wide Name(WWN)的安全管理来控制主机对逻辑单元（LUN）的访问。每个LUN可以被设定与1到128个WWN通信，也可以限制某个或某些主机对这个LUN的访问。这个功能可以使其他主机看不到被保护的LUN并无法访问存在

其上的数据。SANtinel可以在任何光纤通道端口被启动，并可在端口级进行开关。

图 5、LUN安全管理

2.3.3主动的全局热备技术保障数据安全

RAID 6、RAID 5和RAID 0+1等具有冗余数据保存的RAID技术能够保证在RAID 组中有1个磁盘损坏的情况下数据不丢失，但为了保证数据安全通常阵列系统厂商都支持动态备盘技术。使用动态备盘技术在RAID组中有1个磁盘损坏的情况下可以对系统性能影响比较小的情况下恢复损坏磁盘上的数据。

图 6、动态备盘技术

如上图，在某个时刻一个RAID组中的一个磁盘发生错误的数量超过系统定义的错误日志指标后，HDS AMS200系统微码会自动启动动态备盘将有错误的磁盘上的数

据复制到全局动态备盘上，在这个过程中不需要通过其它磁盘上的数据进行XOR计算。因此整个RAID 5磁盘组的性能影响降低到最低。在完成动态备盘复制后进行错误磁盘更换时，数据将从动态备盘上拷贝回更换的磁盘上也同样不用进行XOR计算。当错误磁盘不能够进行读写操作时，HDS AMS200的系统微码不能进行动态备盘操作，此时系统会通过Correction Copy的方法进行数据恢复，如下图

图 7、Correction Copy操作

可以看到，虽然在进行Correction Copy时服务器依然可以进行正常大I/O操作，但是由于RAID 5组中的所有磁盘都要参与XOR计算因此性能会非常差。

我们深刻意识到数据对用户的重要性，因此在微码中对磁盘错误监测有非常严格的要求，在磁盘只有非常微小的错误时就会启动动态备盘；因此AMS200对磁盘的品质要求也是非常苛刻的。通过HDS AMS200图形化管理软件可以看到系统在出厂时定义的磁盘错误检测的Threshold并且可以实时报告任何一个磁盘的错误计数，如下图：

图 8、磁盘错误Threshold定义

通过Threshold定义，当磁盘可恢复错误或不可恢复错误数累计超过定义的数字HDS AMS200系统微码就会启动动态备盘操作。用户也可以通过管理软件实时观察当前磁盘

的错误数量的累计计数。

图 9、磁盘错误计数报告

2.3.4图形化管理的I/O通道管理软件保证主机I/O操作的连续性

HDLM（Hitachi Dynamic Link Manager）是安装在主机端的存储通道传输管理工具软件。HDLM提供主机到存储系统的I/O通道负载平衡和故障切换功能；增强了主机系统的数据可用性。虽然存储系统通过RAID技术对数据进行了保护，但是单纯的存储系统是不能够提供整个I/O系统的端到端的保护的。主机端到存储系统的整个I/O路径中发生了故障如：HBA失效、FC交换设备故障、连接电缆断开等会中断主机端对数据的访问；HDS公司提供的HDLM软件，通过对主机到存储的冗余I/O路径的管理实现负载均衡和故障切换；保证了24 7业务不间断的运行。

HDLM是基于服务器端的GUI解决方案，能够提供

1．支持SCSI和FC的连接方式

2．在SAN环境中能够自动的发现主机到存储的路径

3．支持I/O路径的自动故障切换和恢复回切

4．支持多通道的负载均衡技术

5．支持命令行／图形界面／API接口

(Windows NT, UNIX)

FC

HDS －HDS

HDLM软件的特点是

1．高可靠：通过服务器的多条通道实现I/O通道自动的故障切换和恢复回切提高了服务器端数据访问的安全性和性能。

2． 高性能：通过多条I/O 通道的负载均衡提高了应用系统数据访问的性能，进而

有效改善了应用系统的性能。

3． 易安装：HDLM 能够自动查寻主机端到存储端的路径，这种查寻无论是直连的

DAS 结构还是复杂的SAN 结构都可以自动完成。因此HDLM 安装完成后不需要复杂的配置就可以使用了。

HDLM 的工作方式

HBA

Driver Driver Driver Driver Driver RAID frame

HBA

HBA

HBA

HBA

HBA

LU

Load balance group

Load balance group Driver Hitachi Dynamic Link Manager (HDLM)

File System

Server

Applications

Dynamic Load balancing

Fail Over/Fail Back

Blocking

LOG Logging

HiCommand Host Agent Automatic

Discovery

Integrated Solution GUI/CLI/API

CHA

CHA CHA

CHA CHA

CHA CHA

CHA CHA

CHA CHA

CHA

图 10、I/O 通道故障切换和负载均衡—HDLM

HDLM 对I/O 通道进行实时控制，检测每个通道的状态；当有任何一个通道发生故障时自动将I/O 切换到其它健康的通道上；同时，HDLM 会自动记录整个操作过程。对于HDS AMS200，在实现负载均衡的时候会有所不同。由于HDS AMS200中的LUNs 是由两个控制器分别控制的，因此服务器通过不同的通道同时连接两个控制器时会存在两种类型的通道 — Owner 或Non-ower 的通道，在Owner Path 之间可以实现负载均衡如下图：

图 11、HDLM的工作原理

从HDLM 5以后，用户可以通过图形化界面管理服务器的I/O通道，极大的方便了用户对系统的维护，并且配合HiCommand Device Manager用户可以实现集中的全局管理。在HDLM图形化管理界面中可以对Server到存储的通道进行Online，Offline 等手工操作同时还可以看到每一个路经的I/O计数。下图是HDLM 5的图示：

图 12、HDLM的图形化管理

2.4 海量容量扩展和灵活的容量管理

HDS AMS200系统最大容量可以配置105块磁盘，在使用300GFC磁盘和400GSATA 硬盘的情况下可以达到40.5TB的磁盘容量，并且支持不同容量的硬盘混装。不论是增加磁盘还是增加新的RKA，HDS AMS200系统允许用户在线情况下扩展容量。HDS AMS200不仅在硬件扩充上非常容易，而且在容量管理上也非常灵活。

Owner Path

阵列系统都会有一个内部管理核叫做LU Management，LU Management将阵列内部的磁盘空间通过创建RAID组后规划成为LU（Logic Unit）并映射给（Mapping）主机使用。连接在存储系统上的主机通过LUN（Logic Unit Number）来识别LU。通常的阵列系统在实现LU扩展都采用LU Expansion的方法，也就是在RAID组内的剩余的未使用的空间添加到一个LU中，如下图：

此方法会带来很多问题：

1、RAID组必须有可用空间，否则先要扩RAID组的容量

2、LUN不能够跨RAID组，无法提供不同RAID级混合的LUN，不能优化系统性能。

3、进行LU容量扩展的时间长，加长了计划停机的时间。

因此在大型存储系统不采用这样的方法例如：HDS的HDS USP系列、EMC的Symmetrix系列和IBM公司的Shark系列。有别于EMC和IBM公司HDS公司的HDS AMS200可以支持通常的LU扩展，也支持HDS公司HDS USP大型存储系统使用的LU Concatenation（LU连接）的方法。采用LU Concatenation的方法，如下图：

采用LU Concatenation的方法不但可以灵活、方便的将LUN的容量扩展，同时也可以将不同RAID级别的不同RAID组中的LUN连接起来，如下图：

2.5 SAN环境下的性能优化

SAN环境下存储系统要能够胜任各种应用对存储系统性能的要求。总体来说，无论是什么样的应用其I/O特征都可以分为随机I/O和持续I/O两大类；不同的应用，随机I/O占所有I/O的比率不同；例如数据库应用大部分I/O是随机I/O。HDS AMS200系统设计目标是能够胜任SAN系统中各种应用系统对存储的性能要求。HDS AMS200系统可以通过Flash Access来保证服务器对于一个LU操作的100%读写缓存命中；也可以通过管理软件针对每一个LU调整其I/O操作的适应性。

2.5.1 Flash Access 保证100%的读写命中率

利用AMS200独有的Flash Access技术可以保证服务器对LU进行读写操作时100%的命中率，这样就可以大大提高服务器随机I/O的性能。根据实际测试对于一个LU（RAID 5 ）的随机性能可以提高8－10倍。Flash Access利用缓存驻留技术将LU 与缓存捆绑；对于有Flash Access支持的LU，主机任何读写操作都在缓存完成，因此可以大大提高性能。在没有Flash Access技术前为了提高数据库的性能用户需要单独购买“固态盘”（Solid-state disk，SSD）；SSD使用RAM来仿真磁盘以提高系统的性能。对比Flash Access，SSD没有后端的磁盘RAID技术作为依托在数据安全性上存在隐患；而Flash Access的后端是磁盘RAID组，可以保证数据的安全。

控制器1 控制器2

镜像

LU＃LU＊

在控制器1上为LU＃驻留的内存区

在控制器2上为LU＊驻留的内存区

通常的内存工作区

2.5.2性能监控和性能分析采样

通过管理软件DAMP可以对HDS AMS200中的所有LUN的性能进行单独I/O 计数和性能监控。可以通过DAMP列出每个LUN上I/O性能指标如下图。也可以通过管理软件在一定时间间隔内的对用户指定的LUN或所有LUN进行性能分析采样。通过性能分析采样可以了解在一定时间内应用系统的I/O特征；并据此进行性能优化。性能分析采样的数据通过DAMP可以输出以方便用户进行更详尽的性能分析或建立系统性能记录日志。

图 13、性能监视