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XtremIO獨門的「記憶體內metadata」技術

XtremIO採用了2段式、由控制器DRAM記憶體保存的metadata架構。

一般儲存系統大都是將映射表與附屬資料組成的metadata,保存在硬碟或SSD中。XtremIO的metadata則分為3部分,包括邏輯區塊位址到指紋ID(hash)的映射、指紋ID(hash)到SSD物理位址的映射,以及指紋ID參考記數。讀寫I/O是經由「邏輯區塊位址→指紋ID→SSD物理位址」的路徑執行。

最特別之處在於,XIOS是利用儲存控制器的DRAM記憶體來保持這些metadata。這可帶來幾項好處:首先,DRAM速度遠高於SSD,可明顯提高metadata處理速度;其次,metadata相關存取作業不會耗損底層SSD的效能;第三,ㄧ些資料服務功能如重複資料刪除與快照等,可透過metadata直接在DRAM中完成,大幅提高處理這些作業時的效能,也不會耗用到底層SSD的效能。

不過使用DRAM來保存metadata,就必須預防斷電、儲存控制器失效損及metadata的風險,所以XtremIO從硬體與軟體兩方面雙管齊下,確保metadata可用性。

在硬體方面,X-Brick內含電池備援單元,可在系統斷電時讓系統正常關機、將DRAM中的metadate寫入SSD中保存。在軟體方面,XIOS作業系統每隔幾秒就會將metadata從DRAM中寫入SSD,同時還會將metadata更改歷程作成日誌,然後將日誌鏡像分散到叢集中多臺儲存控制器中保存。

XtremIO提供完整資料保護與資料服務功能

XtremIO以自身專屬的XtremIO Data Protection(XDP)技術,取代了傳統RAID,系統寫入是以固定的4KB(XIOS 3.0以前)或8KB(XIOS 4.0後)的Chunk為單位,系統會累積一定數量的資料,再以20或23個資料區塊+2個parity區塊的單位,以stripe分散寫入到磁碟櫃所有SSD上。藉由這種機制,可容許每座X-Brick損失一臺SSD,而且寫入負載與損耗可平均分配到所有SSD上,亦不用特別指定備用SSD,可以使用閒置空間重建資料。比起傳統RAID,XDP的速度更快,損耗容量更少。

XIOS還提供同類產品少見的完整資料服務功能,包括重複資料刪除、Thin-Provisioning、壓縮、加密、快照、遠端複製與VMware VAAI支援等。

其中重複資料刪除是XIOS寫入機制先天的一部分,所有寫入資料都會經由比對hash值程序來處理,只有新資料才會實際寫入,而且整個程序是在儲存控制器DRAM中完成,速度快且不損耗SSD。

快照也是透過metadata產生指示器來進行,只有異動資料才會寫入SSD,其餘作業都是透過DRAM中的metadata來執行,所以速度極快,資源損耗很小,也不用預先保留快照空間。

XtremIO的系統管理特色

XtremIO儲存設備的系統管理,是透過一臺專屬的XtremIO管理伺服器(XtremIO Management Server,XMS)來進行。XMS可以是實體或虛擬的伺服器,使用虛擬伺服器是較方便的方式,只須4GB記憶體、2個vCPU與80GB磁碟空間的資源,然後將EMC提供的OVA檔匯入Hypervisor即可。

XMS的核心是一套Linux-based管理軟體,部署好XMS後,在XMS伺服器本機的文字式介面中,依序設定XtremIO叢集中各X-Brick單元所屬儲存控制器的管理IP位址等參數,便能透過瀏覽器登入XMS管理伺服器的網頁式控制臺,經由XMS的介接,監控與管理XtremIO儲存叢集中的X-Brick單元。

VMware虛擬化平臺的用戶,還可透過EMC的Virtual Storage Integrator管理工具,以嵌在vCenter中的plug-in管理介面,驅動XtremIO執行快照、Clone等資料服務功能,簡化VMware環境的儲存管理工作。

 

圖像化網頁式控制臺

XtremIO的網頁控制臺提供了Java-based圖像式介面,可以動態的圖像畫面來呈現系統管理資訊,例如畫面中便是XtremIO硬體監控畫面之一,以接近實際產品的圖像,呈現了X-Brick單元背面、各單元間的連線關係與連線狀態,若發生連線問題,能透過圖像提醒管理者故障點所在。另外也有X-Brick正面的監控圖像。

 

呈現3大效能項目的儀表板

XtremIO網頁控制臺提供了當前流行的儀表板介面,可以便於檢視的圖表形式,讓管理者掌握X-Brick單元即時的效能輸出狀況,包括傳輸頻寬、IOPS與存取延遲等3個效能項目。

 

搭配vCenter嵌入式管理工具執行資料服務

除了透過XMS管理控制臺來管理X-Brick單元外,針對VMware vSphere環境,也能透過EMC的Virtual Storage Integrator管理工具,利用嵌在vCenter中的plug-in介面,驅動XtremIO執行資料服務功能。

相關報導請參考:「全快閃儲存陣列領頭羊EMC XtremIO大解剖」


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