OceanStor 5000混合闪存系统技术白皮书-D.docx

华为 OceanStor 5000 系列混合闪存存储系统技术白皮书华为 OceanStor 5000 V5 系列混合闪存存储系统技术白皮书目 录目 录1 摘要 12 简介 22.1 产品系列 22.2 客户价值 33 系统架构 53.1 硬件架构 53.1.1 多控 Scale-out. 53.1.2 硬件全冗余 63.1.3 门卫式数据加密（国内适用） 73.1.4 SED 数据加密（国外适用） 73.2 软件架构 83.2.1 块级虚拟化 93.2.2 SAN/NAS 一体化 113.2.3 负载均衡 123.2.4 数据缓存 123.2.5 端到端数据完整性保护 133.2.6 丰富软件特性 133.2.7 面向闪存的系统优化 144 精简高效 Smart 特性系列 154.1 异构虚拟化（SmartVirtualiztaion） 154.2 数据迁移（SmartMigration） 174.3 数据重删压缩（SmartDedupe&SmartCompression） 184.4 智能数据分级（SmartTier） 214.4.1 块数据分级（SmartTier for Block） 214.4.2 文件数据分级（SmartTier for File） 224.5 智能精简配置（SmartThin） 234.6 智能服务质量控制（SmartQoS） 234.7 智能缓存分区（SmartPartition） 254.8 SSD 智能缓存（SmartCache） 274.9 LUN 销毁（SmartErase） 274.10 多租户（SmartMulti-Tenant） 284.11 智能配额（SmartQuota） 294.12 智能数据迅移（SmartMotion） 305 数据保护 Hyper 特性系列 315.1 快照（HyperSnap） 315.1.1 LUN 快照（HyperSnap For Block） 315.1.2 FS 快照（HyperSnap For File） 325.2 克隆（HyperClone） 345.2.1 LUN 克隆（HyperClone For Block） 345.2.2 FS 克隆（HyperClone For File） 365.3 远程复制（HyperReplication） 375.3.1 LUN 同步远程复制（HyperReplication/S For Block） 385.3.2 LUN 异步远程复制（HyperReplication/A For Block） 405.3.3 FS 异步远程复制（HyperReplication/A For File） 415.4 阵列双活（HyperMetro） 435.4.1 阵列双活（HyperMetro For Block） 435.4.2 阵列双活（HyperMetro For File） 455.5 一体化备份（HyperVault） 475.6 LUN 拷贝（HyperCopy） 475.7 卷镜像（HyperMirror） 495.8 WORM（HyperLock） 515.9 两地三中心（3DC） 536 最佳实践 55A 附录 56A.1 更多参考信息 56A.2 如何反馈意见 56A.3 缩略语表 57华为 OceanStor 5000 V5 系列混合闪存存储系统技术白皮书1 摘要 1摘要华为OceanStor 5000 V5系列混合闪存存储系统（以下简称OceanStor V5中端存储系统） 是面向企业级应用的新一代统一存储产品。

本文从产品定位、硬件架构、软件架构、特性方面详细介绍了OceanStor V5中端存储系统的关键技术，以及为客户带来的独特价值华为 OceanStor 5000 V5 系列混合闪存存储系统技术白皮书2 简介 2简介2.1 产品系列2.2 客户价值2.1 产品系列OceanStor V5中端存储系统包括如下型号：OceanStor 5110 V5、OceanStor 5300 V5、OceanStor 5500 V5、OceanStor 5600 V5、OceanStor 5800 V5图 2-1 OceanStor 5110 V5/5300 V5/5500 V5 中端存储系统图 2-2 OceanStor 5600 V5/5800 V5 中端存储系统详细产品规格信息请参见： storage/massive-storage/5300-5500-5600-5800-v52.2 客户价值凭借面向云架构的存储操作系统、强劲的新一代硬件平台和丰富的智能管理软件， OceanStor V5中端存储系统在功能、性能、效率、可靠性和易用性上都达到业界领先水平，很好的满足了大型数据库OLTP/OLAP、文件共享、云计算等各种应用下的数据存储需求，广泛适用于政府、金融、电信、能源、媒资等行业。

同时，OceanStor V5中端存储系统能够提供高效、灵活、丰富的备份、容灾解决方案，有效保证用户业务连续性和数据安全，为用户提供卓越的存储服务极致融合：融会贯通，提升数据服务效率l 闪存的融合：华为拥有最全面的闪存产品，能够实现不同类型，不同档次，不同代次的闪存实现互联互通；从数据面，管理面，运维面实现多层维度的闪存融 合，实现百万级IOPS的高性能低时延，同时又保障SSD的长期可靠性l SAN与NAS的融合：可同时兼容 SAN 和 NAS 两种服务，满足业务弹性发展需求，提升存储资源利用率，有效降低 TCO将块与文件两种数据服务融会贯通， 不光能够实现多业务承载的能力，而且 SAN 与NAS 性能与功能业界领先l 存储资源池的融合：通过内置异构虚拟化功能，OceanStor V5中端存储系统能高效接管其它主流厂商存储阵列 ( 不同档位，不同种类，不同型号 )，并整合成统一的资源池，消除数据孤岛，资源可统一管理，自动化 & 服务编排；同时，还可以实现实现第三方设备迁移 0 中断，迁移操作工具化自动完成，耗时平均缩短 60%l 多数据中心的融合：融合网关，仲裁，网络的一体化双活； 组网更简单，双活+HyperVault 3DC 等进一步保证核心业务连续性；从双活数据中心可平滑升级到3DC，提供两地三中心最高级别的业务连续性；可实现 64:1 的多级 DC，提供数据集中容灾与保障。

稳定可靠：从产品到方案实现99.9999%高可用l 多控制器负载均衡：OceanStor V5中端存储系统实现多个控制器间负载均衡，消除单点故障，实现系统高可用，保护业务稳定同时可利用多个控制器并发加速同一主机业务，消除单控制器性能瓶颈，实现性能加倍l 独有的数据快速恢复技术：采用创新的块级虚拟化技术，1TB 数据重构时间从 10个小时降低到 30 分钟，与传统存储相比，因硬盘故障引起的数据失效风险降低95%l 丰富的数据保护方案：Hyper 系列数据保护特性包含快照、克隆、一体化备份、远程复制等数据保护技术，可以实现用户系统内、本地、异地以及多地的数据保护方案，实现 99.9999% 的可用性，最大程度保障用户业务连续性和数据可用性l 面向核心应用的SAN与NAS一体化双活保护：创新性的在业界率先推出一体化双活方案，OceanStor V5中端存储系统同时支持 SAN 与 NAS 双活，确保数据库与文件业务同时高可用凭借 HyperMetro 免网关 Active-Active 双活，保障双活系统具备负载均衡的双活镜像以及无中断的跨站点接管，保障用户核心应用数据零丢失，业务零中断此外，华为 HyperMetro 双活方案能够平滑升级至两地三中心解决方案。

极致性能：满足企业业务的性能弹性增长需求l 面向闪存的存储架构：采用面向闪存的系统架构，基于闪存融合技术在CPU调 度、Cache、RAID以及系统与硬盘联动等方面专门针对闪存进行了设计，系统可对HDD和SSD介质智能感知，自动识别介质类型并动态选择最优系统算法适配， 确保存储系统处理大量业务访问时依然能够提供稳定低于1ms的I/O快速响应，保证用户关键应用的极致性能体验l 匹配闪存设计的领先规格： OceanStor V5中端存储系统采用多核处理器，支持多种主机接口；控制器之间采用 PCIe 3.0 总线互联，并采用 12Gbps SAS 3.0 高速硬盘接口，满足视频、大文件等高带宽应用场景所需l 灵活的扩展性：可线性扩展系统资源，能够平滑扩展至最大 16 个控制器、8TB 缓存，满足用户未来业务高速增长的数据需求，帮助用户实现投资收益最大化华为 OceanStor 5000 V5 系列混合闪存存储系统技术白皮书3 系统架构 3系统架构3.1 硬件架构3.2 软件架构3.1 硬件架构OceanStor V5中端存储系统采用智能矩阵式多控架构，以控制框为单位横向扩展，达到性能和容量的线性增长。

单个控制框采用双控冗余架构，双控间采用板载PCIe 3.0实现双控缓存镜像通道，多控制框之间通过10GbE交换机或PCIE交换机实现Scale-out控制框或硬盘框内的硬盘通过双端口连接到两个控制器，支持SAS接口的SSD、SAS、NL-SAS三种类型硬盘通过BBU（Backup Battery Unit），在系统掉电时把Cache中的缓存数据持久化到数据保险箱上实现缓存数据的保护3.1.1 多控 Scale-out全新的OceanStor V5中端存储系统拥有PCIe 3.0背板互联设计、后端SAS 3.0技术和Intel 新一代Skylake CPU所带来的高速通道和强劲的计算能力，灵活满足客户越来越高的性能需求而中端与高端一样无单点故障的设计和Scale-out的扩展能力，更是为只有有限预算的客户带来了高端存储才有的高可靠性和灵活扩展性OceanStor V5中端存储系统采取控制框间IP互联或PCIE光互联架构设计实现横向扩展控制框间的业务交换通道由10GbE以太网或PCIE交换网络承载系统最大支持8个控制框，每个控制框包含2个控制器，整个系统最大支持16个控制器每个控制器分别通过两个互为冗余的交换通道与系统中其它控制器进行互连实现数据转发。

控制框内的两个控制器之间采用PCIe 3.0背板互联设计（如图3-1所示），由最多32 lane PCIe 3.0组成双控间的高速镜像通道图 3-1 双控 PCIe 3.0 互联在IP互联的集群组网中，交换通道支持交换和直连组网交换组网中多个控制框之间通过10GbE以太网连接到两个冗余的数据交换机DSW（Data Switch）中，在DSW中实现数据交换，此种集群最大支持到16个控制器；在直连组网中，一个网卡上的2个网口分别连接到另外一个控制框的控制器，此种集群最大支持到4个控制器由于交换链路采用双链路设计，保证集群数据交换网络的冗余性采用IP互联。