同有全闪存阵列,这样设计，你想到了吗？-安度博客

如果说羽泉的《冷漠到底》反映了年轻人心中激荡的自信与活力；那么同有NetStor NCS8000全闪存阵列设计的《一硬到底》就体现对于存储硬件性能和功效的极致追求。

众所周知，十年间CPU速度增长了10倍，内存性能增长了8倍网络带宽速率更是大幅提升了100倍对比硬盘I/O系统的性能险些是原地踏步，处置惩罚器和硬盘之间的差距被越拉越大。为了追求整体性能的平衡，不得不通过磁盘并行化来提升I/O的性能，由此造就了外部存储市场，也就是磁盘阵列市场的繁荣。实际上，许多行业要害业务应用，如在线生意业务的数据量并不大，在100TB左右，但却为此不得不购置成千上万块磁盘，就是为了弥补I/O性能的不足。如今随着闪存介质的应用，情况有所缓解。

但闪存有没有从基础上解决问题呢？同有NetStor NCS8000给出的谜底是：要想充实发挥闪存的优势，在系统设计还要接纳许多针对性的技术。

深度定制化

现有SSD固态盘设计，为了实现在同一个存储系统内与传统磁盘(HDD)共存不得不将闪存颗粒封装在与硬盘相同的磁盘模块内部再经由SAS接口和SAS HBA毗连到PCI-E总线上虽然实现了HDD模块与SSD模块的通用但支付了更多协议转换及更多链路开销的价钱 其性能效率及延迟受到很大影响，难以发挥出闪存芯片应有的性能。在数据掩护方面，许多SSD固态盘并没有提供基于闪存颗粒一级的数据掩护措施，导致整个SSD盘可靠性不高，特别是随着闪存颗粒磨损，坏块逐步增加性，问题袒露会越发显着。

针对现在市场存在的问题，同有NetStor NCS8000针对闪存接纳了深度定制化的设计方案，它基于硬件加速架构设计，使用无阻塞交织总线架构，FPGA和专用低功耗CPU遍布各个控制单元。使用全硬件数据通路设计，无需接口转换、协议控制等环节，充实发挥闪存介质的低延迟、高并发I/O和高吞吐量的特性。

NCS8000逻辑架构如下图所示，主要包罗：2个前端接口控制模块、2个控制治理模块、2个RAID控制器和多个闪存模块等。

NetStor NCS8000全闪存阵列逻辑架构

NCS8000全闪存阵列使用专用的闪存模块作为存储介质，闪存模块以接口卡的模式封装闪存颗粒，闪存颗粒高密度集成到主板上。每个闪存模块里最多有4个闪存控制器，每个闪存控制器最多治理16个闪存芯片，即每个闪存模块最多治理64个闪存芯片。

闪存模块逻辑架构图

闪存模块中使用专用的FPGA芯片治理闪存控制器，每个闪存控制器拥有独立的FPGA芯片治理各自的闪存芯片。数据流传输到闪存模块后，由FPGA处置惩罚，无需依赖通用的微处置惩罚器指令执行。借助闪存控制器中的 FPGA和闪存模块中的 FPGA，即便在超大负载条件下，NCS8000全闪存阵列也可提供超低延迟的 I/O 性能。

FPGA拥有并行盘算优势，闪存模块中的FPGA控制闪存控制器和闪存芯片并发操作，每个闪存控制器最多可并行 64 次存取操作，最高配置的NCS8000全闪存阵列最多可同时实现2816次存取操作。正是此并行处置惩罚架构，即便业务系统面临大量读写 I/O 事情量的情况下，NCS8000全闪存阵列也能维持高速的 I/O 性能。

在一些要害技术设计上，NCS8000都体现出了独具匠心的地方，例如超容量算法、平衡损耗技术、ECC 硬件检测、收缩条带、垃圾接纳和二维RAID设计。以二维RAID为例，它从两个维度举行数据掩护，一方面闪存模块内部具备收缩条带RAID技术，实现芯片级的数据掩护；另一方面存储系统自己具有系统级的硬件RAID掩护，横跨多个闪存模块组的RAID，可横跨4（2D+1P+1S）、6（4D+1P+1S）、8（6D+1P+1S）、10（8D+1P+1S）或者12（10D+1P+1S）闪存模块，类似于传统的多块磁盘组RAID5+热备磁盘。再例如垃圾接纳，大多数闪存存储垃圾接纳算法接纳对称设计，相比NCS8000全闪存阵列使用详细的NAND块特性数据，分析多个属性来确定每个数据块的康健情况，更能够将之与接下来的写入运动相匹配。

高级功效：两条腿走路

现在市场上也有一些硬件深度定制化的产物，就像是一块大闪存固态盘，没有任何高级存储功效，从而限制了现实市场的应用。与之先比，NCS8000在深度定制化的同时，坚持两条腿走路，提供了大量的高级软件功效。

存储虚拟化

NCS8000外部存储系统虚拟化功效将差异存储厂商的SAN存储阵列，整合为一个大的虚拟SAN，为传统存储系统的革新提供一个基础的软件界说的平台。NCS8000提供对后端存储设备的查找，治理功效，同时也能对存储设备举行分组治理。

自动精简配置

空间高效的虚拟磁盘技术为毗连到的所有后端存储设备提供了自动精简配置特性。只有真正要向磁盘写入数据时，才为其分配物理空间，令实际使用的物理磁盘容量大为淘汰。此外，虚拟资源调配和快照功效团结，能够淘汰举行快照时所需的磁盘空间。

虚拟磁盘镜像

虚拟磁盘镜像能够将一个虚拟磁盘的数据同时存储在两台差异的磁盘阵列上，互为备份。其主要用于掩护重要数据的宁静性和可用性，是一个基于当地的高可靠性解决方案。

虚拟磁盘恢复

虚拟磁盘恢复特性能够资助用户提高灾难恢复的效率，快速恢复虚拟磁盘使其回到在线状态。

自动分层

当NCS8000外部虚拟化其他磁盘阵列后，可以在NCS8000和外部磁盘阵列之间实现自动数据分层功效。此功效无需手动干预就可以将外部磁盘阵列卷上频繁运动的数据分配到闪存模块上。动态数据移动不仅可提高外部磁盘阵列的会见性能，还对主机服务器和数据的应用用户透明。

在线数据迁移

如何将现有存储系统上的焦点业务数据无缝迁移到NCS8000全闪存阵列上是许多IT治理人员面临的重要问题，NCS8000存储虚拟化功效可以有效的解决这一问题，使用虚拟磁盘镜像不光可以提供当地高可用解决方案，还可以提供数据迁移功效。通过启用NCS8000全闪存阵列的存储虚拟化功效，将现有存储系统举行虚拟整合，虚拟整合之后即可在NCS8000和现有存储系统举行虚拟磁盘镜像，现有数据完全镜像到NCS8000全闪存阵列后，将镜像与源举行疏散，完成数据迁移。

数据压缩

差异于其他压缩方案，启用NCS8000压缩功效许可，需配置独立的CPU和硬件压缩卡，压缩功效可以将NCS8000的有效容量最多提高 5 倍（在相同的物理存储空间内存储多达 5 倍的数据），进一步降低成本以及占地空间、电源与散热需求。此外，具有硬件加速功效的实时压缩提高数据存储的经济性。

存储双活高可用

两台NCS8000上的逻辑卷可以被整合成为统一的虚拟卷标示符，从主机看来如同来自差异路径的同一个逻辑卷，底层的数据双写和双读操作则由NCS8000双活软件控制完成。两个数据卷上的数据一致性由双活功效模板监测保障，而且两台存储系统之间的镜像卷关系无法举行手工启停操作，此行动由存储微码自动举行控制，在某一台存储系统泛起故障时，实现存储卷在磁盘阵列间的自动迁移。

小结

针对闪存介质和存储应用的需要，同有NetStor NCS8000在设计上接纳了“两手抓，两手都要硬”的目的，实现了全闪存阵列设计的新突破。相比业界巨头，同有无疑是一家小公司，但为什么能够在技术率先取得突破呢？这与同有恒久服务军工企业有关，以强大的军转民技术作为依托，同有NetStor NCS8000引领企业级应用市场的生长。