浪潮：高端存储系统技术发展及展望

    从“9.11事件”之后大量的企业因为数据丢失而宣告破产可以看出数据的重要地位。存储系统的出现，尤其是高端存储系统的出现使得数据存储变得专业化，存储系统可以为用户提供更高性能、可用性和可靠性的数据存储功能。本系列文章，从高端存储系统的发展趋势讲起，进而对浪潮高端存储系统所涉及的关键技术和关键特性，使读者对浪潮高端存储系统软件有一个整体的认识。

    浪潮新一代高端存储系统软件由基础操作系统、核心 IO 处理子系统、高可用监控子系统、管理子系统四部分组成，其中核心 IO 处理子系统又分为存储池层、缓存层、IO 调度和数据复制层、存储协议服务层。通过层次化和模块化设计，隔离各层内部处理逻辑和业务，为实现系统可靠性和可扩展性提供良好基础。

　　基础 OS：系统高效能和可靠性的基石

　　基础 OS 提供内存管理、进程管理、文件系统、设备驱动，浪潮高端存储系统软件对基础操作系统进行了精简和优化，打造出更适合于存储系统 IO 流处理的操作系统，其中就包括对 SCSI 设备子系统的优化：优化处理磁盘 SCSI 命令异常返回值，识别坏扇区、传输故障等不同状态，从而执行相应修复措施，有效提高磁盘使用率和可靠性。

　　核心 IO 子系统：层次化的系统存储服务核心

　　IO 子系统实现对后端数据存储资源(磁盘)的组织管理、保护、缓存和按照开放存储协议标准(FCP/iSCSI)提供访问服务，是该系统核心部分。从建立在磁盘设备之上的存储池层到主机存储协议层，核心 IO 子系统分为：存储池层、缓存层、IO 调度层和数据复制、存储协议服务层。

　　存储池层: 大容量虚拟化存储资源服务层

　　存储池层将磁盘数据分块，按负载均衡、离散分布原则进行组织，当单个盘失效时，智能计算热备块在池中的分布，使用多块成员盘进行重构，大大提高坏盘重构速度，避免传统单盘写入性能瓶颈造成 RAID重构时间过长带来的数据可靠性风险。在可靠分布式 RAID 基础上，将数据进一步分块虚拟化，形成逻辑卷，支持元数据多副本保存和跨控制器镜像保护，保证数据可靠性。该虚拟化支持将数百块磁盘组成一个存储池，容量可达到 PB 级别，并实现自精简、分级等高级功能，当容量扩展时，支持数据块重新离散分布和负载均衡，为客户提供高效的存储空间使用率和高可扩展性。

　　缓存层: 性能和数据安全性的核心保证

　　缓存层提供了 IO 数据的全局缓存和跨控制器镜像功能，并为保证局部 LUN 访问性能进行分区缓存。该层实现数据智能预读取、数据缓存、和集中顺序写入存储池，是保证和提高系统 IO 性能的关键。全局缓存使任意存储池可使用系统所有缓存，并根据各引擎本地存储资源访问压力调整缓存分布，保证系统整体性能。缓存分区功能则为指定存储资源分配固定缓存，保证关键业务的性能。

　　IO 调度和数据复制层：实现多引擎联合以及跨物理部件数据保护容灾

　　IO 调度层接收来自存储协议服务层的读写命令，根据 LUN 数据缓存所在的控制器进行调度转发，以及提交给数据复制模块，实现多控融合和数据复制容灾保护。IO 调度层将数据复制功能(快照、克隆、镜像和远程复制)的流程高度抽象和统一化，实现多功能并发调度处理，提高在多重复制保护时的并发，降低处理响应时间，保证主机 IO 业务的性能稳定性。

　　而数据复制子模块，从 IO 调度层接收 IO 事件，实现快照、克隆、镜像和远程复制等数据复制功能，提供跨磁盘、跨磁盘柜、跨系统等高级数据保护功能。在性能方面，数据复制功能涉及数据的大量读写转移，带来更大的 IO 压力，本系统实现依赖快照、克隆，任意数量快照克隆情况下对源卷写操作只需一次复制拷贝，并且支持将快照克隆目标卷建立在不同于源卷的存储池上，有效降低数据复制保护对系统业务性能的影响。

　　存储协议服务层：提供可靠数据服务和适应各主机应用

　　该层面向主机服务器客户端，提供存储协议服务层提供 SCSI SAN 服务，配合多控制器和多引擎硬件系统，本系统提供了多达数十上百的主机端口进行访问;通过实现数据读写、集群锁定、SCSI 任务管理、ALUA(非对称逻辑单元访问)、拥塞处理、故障异常处理反馈等功能，配合客户端多路径软件、集群软件，实现对数据最优链路访问性能和可靠性。

　　高可用监控子系统：监管系统健康状态和业务连续性

　　该子系统建立在控制器之间冗余可靠的互联通信基础上，形成对系统所有控制器和引擎的状态监控，统一协调处理处理磁盘链路失效、控制器失效等异常事件，并为系统维护如更换部件、控制器提供支持。该子系统全面监控冗余部件、存储资源和服务健康状态，对异常事件状态进行自动处理，并记录日志和告警以通知管理员及时检查和处置，其中对于磁盘失效、JBOD 链路失效、单控制器失效等单点故障，系统可通过冗余部件进行自动修复，保证业务和数据可靠性。

　　管理软件子系统：统一易用性管理的接口

　　管理软件子系统是本系统管理的接口，在现代企业 IT 设施日益增多，管理工作量和复杂度日益提高的情况下，系统的管理维护效率与系统的服务质量密切关联。本系统实现统一界面和终端管理，简化系统管理和提高维护效率，并扩展支持标准 SMI-S、OpenStack 等统一管理协议和接口。该管理软件子系统由管理客户端、管理服务器、管理代理组成，采用面向对象思想，统一所管理对象逻辑和方法，实现集中系统管理和监控，使客户使用本系统进行配置管理和维护的易用性大大提高。