EMC XtremIO儲存陣列的硬體與軟體特色

XtremIO以通用硬體打造固態儲存設備

以NAND Flash記憶體為基礎的全快閃儲存陣列，可分為三大類型——傳統磁碟陣列SSD版、專屬硬體式陣列與通用硬體式陣列。三類產品雖然都以提供全Flash儲存環境為目的，但隨著產品技術淵源與應用定位的差異，硬體組成、軟體功能均大異其趣。

XtremIO是典型的通用硬體類型全快閃陣列，儲存控制器（上）是1U機架式伺服器，磁碟櫃（下）是普通的SAS介面JBOD磁碟櫃。

XtremIO是通用硬體式陣列的代表性產品，採用了標準化的通用硬體元件，從處理器、記憶體、I/O介面卡，甚至是主機板，都是現成的x86伺服器標準規格元件，搭配同樣是標準規格的SSD組成儲存陣列，沒有使用FPGA、訂製的ASIC、或是特殊規格的Flash模組或韌體。

由於搭配的硬體是標準規格元件，所以XtremIO這類通用硬體式全快閃陣列，真正的核心是專為高速存取服務而設計的專屬系統軟體，是一種以軟體為核心的產品，如XtremIO的產品核心便是專屬的XIOS作業系統。

儘管軟體才是這類產品的核心，不過藉由通用硬體仍可帶來兩項優勢：

首先，採用通用硬體元件有助於降低成本，元件的選擇也更為多樣化。

其次，藉由通用化的硬體架構，也有便於引進最新技術規格的優勢，可方便地採用最新的處理器與I/O卡。相較下，傳統磁碟陣列控制器的處理器與I/O規格，就沒辦法這樣迅速地跟隨最新規格而升級（處理器規格至少落後伺服器一至兩代）。至於採用專屬硬體設計的專屬硬體式全快閃陣列，受限於硬體設計發展週期，更是難以追隨最新技術的腳步，迅速升級。

XtremIO的模組化軟體架構

每一臺XtremIO的儲存控制器，都運行著一套輕量級Linux，其上再運行XIOS儲存作業系統的元件。

XIOS目前分為6項軟體模組，其中，R（Routing）、C（Control）與D （Data）等3個模組，屬於資料平面（Data Plane）模組，負責資料存取功能；P（Platform）、M（Mgmt）與L（Clustering）模組，則屬於控制平面（Control Plane）模組，負責系統管理。

XtremIO的XIOS運行在Linux上，有6個模組，分別涵蓋資料存取與系統管理。

資料來源：EMC，iThome整理，2016年1月

●      R模組：負責將主機端的SCSI存取指令，轉譯為XtremIO內部指令與定址，以及將接收到的資料分割為4K或8K的chunk，並透過SHA-1演算法計算資料的hash值。

●      C模組：提供邏輯區塊位址到hash值的映射表，可透過查詢hash值表，確認寫入資料是否為新資料。

●      D模組：保存了每個hash值的資料與SSD物理位址間的映射，負責執行所有從前端到SSD的I/O。

●      P模組：負責監控系統硬體。

●      M模組：與系統管理用的XMS管理伺服器通訊，負責執行管理者透過XMS管理伺服器發出的指令，如建立Volume、LUN映射等。

●      L模組：提供叢集相關功能，包括叢集成員狀態管理、加入叢集等。

當前端主機透過FC或iSCSI主機埠，發出讀取某個邏輯區塊位址的指令時，會先由R模組將該位址切為4K或8K的chunk，接下來由C模組查詢hash表，找出該位址對映的hash值，再由D模組依據hash值找出對應在SSD上的物理位置。

當主機端寫入資料時，一樣先由R模組切為4K或8K的chunk，然後算出hash值，接下來由C模組查詢hash表。若與已有hash值相同，代表這是重複資料，由D模組將該hash值參考記數+1，而不會將資料實際寫入SSD；若查詢hash值確認這是新資料，則由D模組指派一個SSD物理位址將資料寫入。

相關報導請參考：「全快閃儲存陣列領頭羊EMC XtremIO大解剖」