文章目录

• 存储系统架构
• 存储组件
• • 存储组件介绍
  • 机械硬盘详细说明
  • SAS盘介绍
  • NL-SAS硬盘 介绍
  • 固态盘 介绍
  • 各类模块接口说明
• 华为存储产品介绍

存储系统架构

• 写入数据在双控CACHE中各保存一份，避免单控故障导致数据丢失。
• 每个控制板的后端分别接入物理磁盘的环路——业务负载均衡，提升整体系统性能
• 将多个LUN的负载或者同一个LUN的负载均衡在两个控制器上，避免性能瓶颈
• 一控制器故障时，另一控制器在主机多路径软件配合下接管业务负载，确保不中断

• 数据平面采用PCIe互联，引擎内4控通过背板PCIe通道互联，提供高达128GB/s的框内互联带宽。引擎间采用双交换组网，PCIe光缆互联，提供128GB/s的引擎间互联带宽。控制器间数据转发与镜像优先使用框内背板互联通道，背板互联通道不可达时，选择引擎间交换通道。系统总数据交换带宽（包括引擎内和引擎间）高达640GB/s。
• 管理控制平面采用GE组网，SVP的两个网口形成两个管理平面，所有引擎和交换机都同时接入两个管理平面。在GE网络故障时，管理控制平面还可以复用数据平面的PCIe通道传输管理控制器消息。
• 引擎内4个控制器共享后端SAS接口卡，引擎内任意控制器故障，对引擎剩余控制器到硬盘的连接无影响。引擎支持缓存持续镜像技术，有控制器故障故障时，系统对缓存镜像重新分布，保持所有缓存都仍有镜像，系统不转透写，业务也不会中断。

• 网格存储被业内称为革命性的新一代存储架构，它是采用了大规模并行的分布式网格存储技术，使用了“Scale out”(横向扩展)的存储架构，利用多路网格模块并行分担存储负荷，并通过细粒度数据分布算法保证数据的恒定均衡分布，它不但提高了系统的可靠性、可用性和存取效率，还易于扩展。

• 在网格存储系统里面，没有任何主控的模块，系统由一个个的网格组成 的。每个网格叫数据模块，每个独立的数据模块包括紧耦合的CPU处理能力，缓存能力加上磁盘存储能力。

• 网格存储系统的主要部分被称为modules（模块）。模块提供处理单元、缓存、主机接口和基于标准的英特尔和Linux系统。它们通过内部的冗余的以 太网交换机实现冗余连接。所有模块在一起形成一个网格体系结构的工作模式，因此，该系统可以基于本身具有的并行方式及其强大计算能力，适用于很多的整合、混合计算环境。

• 从根本上说，接口模块其实和数据模块的结构基本相同，但是承担的功能略有不同：接口模块除承担数据模块的同等功能外，还包括FC接口和iSCSI接口的主机系统连接以及远程镜像的连接支持。在概念层面上，模块（Module）是系统架构的基本元素，提供物理容量空间、处理能力和缓存，各数据模块间的关系是平等的、无主次之分。

• 网格体系架构利用“伪随机”的分布式方式，通过独特的算法，能够把一个特定的工作任务是进行战略性的分 离，使总的工作量分布在更多个模块上，系统的整体性能会通过增加更多的模块进一步提升。

• 网格存储系统包含一个冗余的交换以太网络结构，负责进行数据之间的通信模块。包括两个接口模块之间的数据交换；接口模块和数据模块之间的数据交换；以及两个数据模块之间的数据交换。
  

• 统一命名空间，全局共享

• 高性能，多台阵列并发I/O

• 在线扩容

• 支持上百亿文件存储

• 统一命名空间，全局共享

• 高性能，多个对象存储节点并发I/O，提供上几十GB聚合I/O

• 在线扩容
  

• 支持EB级文件存储

• 统一命名空间，全局共享

• 在线扩容

• 低成本：X86服务器
  

• 支持上百亿文件存储

• 统一命名空间，全局共享

• 高性能，多个对象存储节点并发I/O，提供上几十GB聚合I/O

• 在线扩容

存储组件

存储组件介绍

控制器是阵列的“大脑”，主要部件为处理器和缓存，最先主要实现简单IO操作、RAID管理功能，随着技术发展，能够提供各种各样的数据管理功能，如快照、镜像、复制等。

• 桌面级硬盘主要针对家庭个人应用，应用在台式PC、笔记本等领域；企业级硬盘针对企业级应用，主要应用在服务器、存储磁盘阵列、图形工作站等。
• 容量：相比桌面级硬盘，企业级硬盘具备更大的存储容量，当前单硬盘容量最大容量咳达4TB甚至更大。
• 性能：主要体现在转速、缓存、平均寻道时间等。
• 可靠性：企业级硬盘具有更高的平均无故障时间（MTBF），一般来说桌面级硬盘的平均无故障时间大部分都在50万左右小时，企业级的都在100万以上。

机械硬盘详细说明

• 所有机械硬盘的原理相同。盘片被磁性材料覆盖，盘片上的磁性粒子被极化以表示一个二进制信息单元（或比特）。

• 读/写磁头：负责读和写数据：

  • 磁头臂：带动读/写磁头，将磁头移动到指定位置
  • 盘片：保存写入的数据
  • 主轴：转动盘片，将盘片上的指定位置移动到读/写磁头下
  • 控制电路：控制硬盘的速度，磁头臂的移动，向磁头下发命令等。

• 磁盘使用一个快速移动的读/写磁头臂带动磁头，从一个涂了磁性颗粒的扁平盘片上读写数据。数据从磁盘盘片上通过读写磁头向计算机传送。硬盘（HDD）就是由几个盘片、读写磁头 、控制电路、主轴等组合在一起的机械部件。磁盘盘片上的磁性颗粒可提供无限次的数据记录和擦除。本节我们将介绍磁盘的接口，磁盘上组织和存储数据的机制，并讨论影响磁盘性能的因素。

• 一个典型的磁盘包含了一个或多个成为盘片的扁平圆盘。数据以二进制代码（0和1）的形式被记录在这些盘片上。这些盘片是刚硬的，两个表面上都涂覆有磁性材料（上下表面）。数据可被写入到货从该盘片上的两个表面（上下表面）读取，盘片的数目和每个盘片的存储容量确定了磁盘的总容量。

• 如该图所示，主轴连接所有盘片，并连接到一个马达上。主轴电机以恒定的速度旋转。盘片转速以每分钟圈速（rpm）来衡量，常见的磁盘具有7200转、10000转或15000转的转速。目前的存储系统中使用的磁盘有直径为3.5寸（90毫米）的盘片。当盘片旋转在15000rpm时，盘片外边缘的移动可达到音速的25％左右。因此，随着技术的提高，随着盘片的转动速度有所增加，但是它能够改善的程度是有限的。

• 读/写磁头负责向盘片写入或者从盘片读取数据。磁盘的每个盘片都有两个读写磁头，分别用于盘片的两个表面的数据的读写。当读/写磁头写入数据时，通过改变盘片上磁粒子的磁极来记录数据。读取数据时，读/写磁头通过检测盘片上磁粒子的磁极来读取数据。在读取和写入数据时，读/写磁头不用接触盘片表面就可以感应磁粒子的磁极。当主轴旋转时，读写W磁头和盘片之间有一个很微小的空气间隙，被称为磁头飞行高度。当主轴停止转动时，读/写磁头将停靠在盘片在主轴附近的一个特殊区域，此时，这个空气间隙被除去。磁头停放的这个区域被称为着陆区域。着陆区域涂有润滑剂，以减小头部和盘片之间的摩擦。磁盘逻辑会确保磁头在移动到着陆区之前不会接触盘片的表面。如果驱动器故障或者读/写磁头不慎接触到着陆区外的盘片表面，就会发生磁头碰撞。如果发生了磁头碰撞，盘片上的磁性涂层将会被刮伤，也可能会损坏读写头。磁头碰撞通常会导致数据丢失。

• 读/写磁头被安装在磁头臂的顶端，磁头臂会带动磁头移动到需要被写入或读出的数据的盘片位置上方。

• 控制电路是一个印刷电路板，安装在磁盘的底部。它由一个微处理器、内部存储器、电路和固件组成。由固件控制向主轴马达供电并控制主轴电机的速度。它还管理着磁盘与主机之间的通信。此外，它通过移动磁头臂控制不同的读/写磁头之间的切换，以获得数据的访问的最优化。
  

• 磁道是盘片上围绕在主轴周围的同心环，数据就被记录在磁道上。磁道的编号从零开始，从盘片的外边缘开始向内编号。我们用盘片上每英寸的磁道数（TPI）（也称为磁道密度）来衡量盘片上磁道排列的紧密程度。

• 每个磁道被分成更小的单位，称为扇区。扇区是磁盘中可以单独寻址的最小存储单元。磁道和扇区结构是由硬盘制造商使用格式化硬盘的工具写在盘片上的。不同硬盘磁道的扇区数可以不同。第一台个人电脑的磁盘每个磁道有17个扇区。而如今的磁盘单个磁道上的扇区要多得多。根据物理磁盘的尺寸和盘片的记录密度不同，盘片上的磁道数可能有数千个之多。

• 通常情况下，一个扇区可以保存512字节的用户数据，但也有一些磁盘被可以被格式化为更大的扇区大小，如4KB扇区。

• 柱面：在同一个磁盘中所有盘片（包含上下两个盘面）具有相同编号的磁道形成一个圆柱，称之为磁盘的柱面。显然，磁盘的柱面数与一个盘面上的磁道数是相等的。不过，磁盘中磁头的位置由柱面号来说明的，而不是用磁道号来说明。

SAS盘介绍

SAS为企业级数据中心提供了一种高效用、高可靠、可扩展而又容易操作的解决方案。
在保持对并行SCSI逻辑兼容的同时，SAS在物理连接接口上提供了对串行ATA（Serial
ATA）的统一支持。这就为服务器和网络存储等应用提供了很大的选择空间。

NL-SAS硬盘 介绍

• NL SAS 是指采用了SAS接口和SATA盘体的综合体。即具有SAS接口、接近SAS性能的SATA盘。
• NL 是Near Line的缩写，意为近线。所谓的近线存储，主要定位于客户在线存储和离线存储之间的应用。就是指将那些并不是经常用到，或者说数据的访问量并不大的数据存放在性能较低的存储设备上。但同时对这些的设备要求是寻址迅速、传输率高。（例如客户一些长期保存的不长用的文件的归档）。因此，近线存储对性能要求相对来说并不高，但又要求相对较好的访问性能。同时多数情况下由于不常用的数据要占总数据量的比较大的比重，这也就要求近线存储设备在需要容量相对较大。

固态盘 介绍

• 虽然传统的机械硬盘在短时间不会消失，但是机械硬盘的代替者 SSD（Solid State Disk，固态硬盘）已被广泛采用，而且越来越受欢迎。SSD盘并不像传统硬盘那样采用磁性材料来存储数据，而是采用基础单位被称为cell（存储单元）的NAND flash来存储数据。NAND Flash是一种非易失性随机访问存储介质，其特点是断电后数据不消失，这种技术可以很快很紧凑存储数字信息。 SSD的另一大优势是，它们不会产生噪音，也不会像机械硬盘那样产生大量的热量。

• SSD没有内部机械部件，但是，这并不意味着他们的生命周期是无限的。由于NANDFlash是非易失性介质，在写入新数据之前必须保证Block被擦除过，否则可能会出现数据误码。但是NAND Flash的擦写次数是有限的，即每个cell的内容可以改变的次数是有限的，一旦该Cell被擦写的数目已经达到极限，则该cell就不能保证能继续使用了（读或写）。不过，由于这种磨损容易监控和预测，因此我们可以准备好可更换的硬盘，以便及时替换。而机械硬盘的故障通常是没有任何预兆的，这意味着替换磁盘必须随时准备好。
  

• 每个单元(cell)中包括被称为NAND电路小型晶体管样成分。每个NAND电路传统上可以存储1位数据，一个“1”或“0”。新一代固态硬盘驱动器使用一种特殊的技术在一个cell中存储更多的信息。

• 在MLC中，1个cell能够存储2位数据；TLC中，1个cell可以存储3位数据。两位的信息表示可以存储4种不同的数据模式：00，01，10和11。TLC的cell可以存储3比特数据，则可以存储8种不同的数据模式。

• 3种不同的类型的cell，虽然存储的数据量不同，但是其物理大小却是相同的，这也是SSD的容量不断增大的一个原因。最初的SSD只有64GB或更小，而现在最大TLC型的SSD盘可以存储多达2TB的数据。

• 不过，不同类型的SSD盘的抗磨损的能力不同，导致硬盘的可靠性不同。SSD盘的抗磨损能力也是选择SSD盘的一个重要参数。
  
  

• NCQ（Native Command Queuing）与TCQ（Tagged Command Queuing）都是设计通过把计算机发向硬盘的指令做重新排序，从而提高硬盘性能的技术。NCQ技术在300MB/s的Serial ATA II规格中引入，针对的是主流的硬盘产品，而TCQ技术是在SCSI2规格中引入（ATA-4标准中也有采用），针对的是服务器以及企业级硬盘产品。

• 要使用NCQ、TCQ技术，芯片组硬盘接口和硬盘产品本身都必须支持才行，也就是说，如果你购买的一款新硬盘并不支持NCQ，即使你的主板是最新的支持NCQ的，也不能够打开这个功能从而提高性能。
  

• 响应时间短
  传统硬盘的机械特性导致大部分时间浪费在寻道和机械延迟上，数据传输效率受
  到严重制约。而SSD硬盘内部没有机械运动部件，省去了寻道时间和机械延迟，
  可更快捷的响应读写请求。

• 读写效率高
  机械硬盘在进行随机读写操作时，磁头不停地移动，导致读写效率低下。而SSD
  通过内部控制器计算出数据的存放位置，并进行读写操作，省去了机械操作时间，
  大大提高了读写效率。
  

随机读写频繁的应用，如OLTP(Online Transaction Processing)，IOPS是关键衡量指标。另一个重要指标是数据吞吐量(Throughput)，指单位时间内可以成功传输的数据数量。对于大量顺序读写的应用，如电视台的视频编辑，视频点播等则更关注吞吐量指标。

各类模块接口说明

• 指示灯：

1. 模块电源指示灯/热插拔按钮。
2. link/speed指示灯。
   

• 10Gb FCoE接口模块提供2个传输速率为10Gbit/s的端口。
  10Gb FCoE接口模块（2端口）只支持直连组网。
• 10Gb FCoE接口模块提供4个传输速率为10Gbit/s的FCoE端口。
  10Gb FCoE接口模块（4端口）只支持对接FCoE交换机组网。
• 10Gb FCoE接口模块不建议同时运行iSCSI协议和FCoE协议，否则会导致性能降低且性能波动大。
• 指示灯：

1. 模块电源指示灯/热插拔按钮。
2. link/speed指示灯。
   

• GE电接口模块提供4个传输速率为1Gbit/s的电端口。
• 10GE电接口模块提供4个传输速率为10Gbit/s的电端口，10GE电接口模块支持10GE和GE速率自适应。
• 指示器：

1. 模块电源指示灯/热插拔按钮。
2. 10GE电端口。
3. 10GE电端口link/active指示灯。
4. 10GE电端口speed指示灯。
5. 模块拉手。
   

• 56Gb IB（InfiniBand）接口模块提供2个传输速率为4×14Gbit/s的IB端口。
• 指示灯：

1. 模块电源指示灯/热插拔按钮。
2. 56Gb IB端口Link指示灯。
3. 56Gb IB端口Active指示灯。
4. 56Gb IB端口。
5. 模块拉手。
   

• SmartIO接口模块支持16Gb，8Gb，10Gb三种光模块。
• 指示灯：
  1.模块电源指示灯/热插拔按钮。

2. SmartIO端口。
3. 端口link/active/mode指示灯。
4. 端口模式丝印图标。
5. 模块拉手。

• 智能加速模块可同时提供定长重复数据删除、指纹计算、gzip压缩和解压的硬件加速功能，卸载CPU负荷，提高系统重删和压缩性能。
• 指示灯：

1. 模块电源指示灯/热插拔按钮。
2. Active指示灯。
3. 模块拉手/丝印。
   

• 12Gb SAS级联模块提供4个传输速率为4 × 12Gbit/s的mini SAS HD级联端口，用于级联硬盘框。
• SAS级联模块通过mini SAS HD线缆与存储系统的后端硬盘阵列连接。
• 当连接的设备传输速率低于级联端口速率时，级联端口将自动适应传输速率，以保证数据传输通道的连通性和数据传输速率的一致性。
• 指示灯：

1. 模块电源指示灯/热插拔按钮。
2. mini SAS HD级联端口。
3. mini SAS HD级联端口指示灯。
4. 模块拉手。
   

• PCIe接口模块提供2个PCIe接口，是OceanStor 18000 V3引擎与数据交换机之间的业务接口，用于引擎之间交换控制流和数据流信息。
• 指示灯：

1. 模块电源指示灯。
2. PCIe端口Link/Speed指示灯。
3. PCIe端口。
4. 模块拉手。
   
   

• FC HBA卡：一般也叫光纤网卡。传输协议为光纤通道协议，一般通过光纤线缆与光纤通道交换机连接

• iSCSI HBA卡：传输iSCSI协议，接口类型与以太网卡相同。将硬件iSCSI initiator集成到板卡上，利用 TCP/IP卸载引擎在适配卡上完成数据处理，作用在于减轻主机CPU负载，也提供了高可用环境下硬件多通道功能和服务器远程引导功能。
  

• FDR（Fourteen Data Rate）线缆是56Gb IB接口模块专用线缆。

• 串口线缆用来连接设备的系统串口到维护终端。串口线缆一端为RJ-45接口，用于连接存储系统的串口；另一端为DB-9接口，用于连接维护终端端口。

• Mini SAS HD电缆用来连接控制框到硬盘框或连接两个硬盘框。

• 设备通过光纤与光纤交换机进行通信。光纤的一端可连接FC（Fibre Channel ） HBA（Host Bus Adapter）卡，另一端连接光纤交换机或应用服务器。光纤两端都为LC（Lucent Connector）连接器。

• MPO-4*DLC光纤是8Gb FC高密接口模块专用线缆。

• AOC（Active Optical Cable）线缆用来连接存储系统引擎控制器的PCIe接口至数据交换机。

华为存储产品介绍

• OceanStor V3 存储系统具有高规格的硬件结构，块和文件一体化的软件架构，结合多种高级数据应用和数据保护技术，使存储系统具有高性能、高可扩展性、高可靠性和高可用性等特点，满足大中型企业对存储产品的各种要求。

• OceanStor 2200 V3只提供块服务。
  

• 极快：500us稳定时延@百万IOPS，让数据库快20倍。

• 极稳：多控全冗余架构保障系统无单点故障，所有部件可在线维护

• 极省：融合互通、在线重删压缩节省空间3倍以上，TCO节省70%

• FusionStorage软件定义的全融合云存储，基于标准X86硬件平台构建极致性能、极致扩展、开放兼容的存储资源池，为金融、运营商、政府公共事业的新兴云应用按需提供块、文件、对象多存储服务。
• 产品既具备分布式架构的极致性能、弹性与灵活性，助力客户业务敏捷，又具有企业级产品的可靠性与可用性，从容应对互联网化、云化及大数据应用新挑战。一切新的产品与方案都是应需而生的，云存储产品也不例外。企业云数据中心几十甚至成百上千种应用，呈现不同的业务形态与数据构成，比如结构化数据、非结构化数据并存，传统应用与新兴云应用并存，高并发应用与大容量应用并存。
• 华为FusionStorage6.0云存储系统，构建融合多类型存储服务的资源池，提供多协议接入访问支持，向上层应用按需提供块存储、文件存储与对象存储资源，资源供给更敏捷。
• 如果您正在建设云数据中心，采用华为云存储不仅可以使您的云资源池架构满足现在和未来不断扩容需求，更重要的是满足未来存储资源池性能、容量和TCO的诉求。
• 如果您的数据中心还有大量数据库应用，华为云存储资源池也可同时为数据库应用提供高效的数据存取服务。
• 如果您的云数据中心有基于OpenStack及Hadoop相关应用，架构开放的华为云存储也能更好地适配。
• 因此，基于软件定义的云存储，可以保护数据中心既有投资、实现资源最佳匹配。

标签：指示灯,存储,详细,存储系统,盘片,模块,类型,数据,硬盘
来源： https://blog.csdn.net/cuichongxin/article/details/113550162