在HPE過去2、3年來的儲存產品更新中,最重要的,便是在Discover 2019大會中發表的Primera 600系列。

Primera是HPE旗下的全新儲存陣列產品系列,系統架構與功能雖然繼承了過去的3PAR StoreServ系列,但無論在硬體還是核心軟體上,都有全新的進化,將逐步取代3PAR StoreServ系列,構成HPE未來的高階與中高階產品骨幹。

Primera是HPE新一代主力儲存陣列產品,可提供2~4節點的控制器橫向擴展,最大4PB的儲存容量,並支援NVMe、25GbE、32Gb FC等新一代I/O介面。

HPE新一代高階儲存主力

在HPE目前的儲存陣列產品線中,Primera系列被定位為用於最高階的Tier 0,承擔關鍵任務儲存服務;次之是Tier 1的Nimble系列,用於承擔涵蓋廣泛的通用儲存服務;然後是Tier 2的MSA系列,提供經濟實惠的入門級儲存服務。

「Tier 0」這個產品分級,是HPE給Primera這款產品的新定位,代表零停機時間、高效能與低延遲,還兼具高彈性3站點備援與高精細QoS管理等特性。

不過,Primera系列雖然被定位為HPE旗下最高階的儲存陣列產品,但是就規格來看,目前推出的Primera 600系列機型,實際上的規格涵蓋範圍,是介於中階與高階儲存產品之間。

以擴展能力來看,Primera 600系列介於3PAR StoreServ家族中階的8000/9000系列,以及高階20000系列之間,橫跨了中階產品入門機型,到高階產品入門款式的範圍。

以最高階機型Primera 670而言,可提供4控制器組態、960臺磁碟或576臺SSD的擴展能力,相當於StoreServ 20000系列的入門機型20450,或是中階產品的旗艦機型StoreServ 9450。而最低階的Primera 630,擴展能力則與3PAR StoreServ 8000系列入門款8200相近,都是雙控制器組態,以及120/144臺SSD、240臺硬碟的規格。

較大的不足,是Primera目前對高階組態的支援還有限,最高只到4控制器組態,與StoreServ中階的8000/9000系列相同,不像StoreServ 20000可支援到最高8控制器。加上Primera 600採用尺寸較小的1U控制器規格,以致I/O埠數量也較少,頂級的Primera 670最多也只提供48個前端I/O埠,雖然高於同樣採用1U控制器的StoreServ 8000(最多24個前端I/O埠),但明顯少於採用2U控制器的StoreServ 9000與20000系列(分別可提供80個與160個前端I/O埠)。

由於Primera系列目前還不能涵蓋到高階儲存陣列的機型範圍,所以,目前HPE仍繼續提供原有StoreServ系列的高階機型20000系列。不過,我們預期HPE不久後就會推出Primera系列更高階的8控制器版本,屆時就能完整取代既有的StoreServ系列。

3PAR家族的繼承與發展

從核心架構來看,Primera系列是3PAR StoreServ系列的延續發展,但在內涵上引進了許多變革,可說是HPE自2010年併購3PAR之後,歷經10年後的新進化。

在硬體上,Primera繼承了3PAR的網格(Mesh)式多控制器架構,以及基於專屬ASIC晶片的硬體加速架構,但大幅升級網格互連規格,並改進了ASIC的配置。在軟體上,Primera的Primera OS也繼承了3PAR OS的儲存虛擬化與分散式RAID架構,以及豐富的資料服務功能,但又引進了全新的「服務中心式(Services-Centric)」底層架構。

就機箱設計來說,目前的Primera 600系列,兼具了以往StoreServ 8000與9000、20000等系列的特色。

Primera 600系列和以往中階的StoreServ 8000系列一樣,採用了較緊緻的1U規格控制器,以及內含磁碟槽的基礎(Base)控制器機箱設計。入門款的Primera 630採用 2U控制器機箱,可容納2組1U控制器與24臺2.5吋磁碟,較高階的Primera 650與670,則採用可容納4組1U控制器與48臺2.5吋磁碟的4U控制器機箱。

相較下,StoreServ的9000與20000系列,則都採用2U規格的控制器機箱,而且控制器機箱不含磁碟槽,完全依靠外接儲存櫃來提供儲存空間。這種設計帶來較高的空間占用,在最小的雙控制器與基本儲存組態下,占用的機架高度比Primera多一倍以上。但另一方面,尺寸更大的2U控制器,也得到安裝更多I/O介面卡,提供更多I/O埠的餘裕。

而在控制器互連架構上,Primera則與StoreServ 9000與20000系列一樣,都是背板(Backplane)互連架構,所有控制器都透過機箱背板的低延遲鍊路連結。

而在儲存組態上,Primera與StoreServ系列最大的不同,便是Primera新增支援了NVMe介面,包括控制器機箱可支援NVMe SSD,以及基於FC介面的NVMe-oF傳輸,未來也會支援儲存級記憶體(Storage Class Memory,SCM)。

相較下,StoreServ系列只支援SAS介面儲存裝置,StoreServ 9000與20000雖已早一步支援NVMe SCM模組,但這是一種附加PCIe卡型式的儲存模組,安裝在控制器的I/O卡插槽中,使用限制較大,只算是變通的NVMe支援。

另外Primera也採用與StoreServ系列不同的磁碟保護策略,只支援RAID 6,而不再有RAID 1、5的選項,以提供較高的磁碟保護能力。

空前的100%可用性保證

在Primera諸多新功能中,最引人注目的,無疑是業界首見的100%可用性保證,也就是HPE標榜的零停機時間「Tier 0」等級服務能力。

當前多數企業級中高階儲存設備的可用性,是「6個9」等級,即99.9999%,相當於每年停機31.6秒,少數高階產品還能達到「7個9」,也就是99.99999%等級,相當於每年停機時間僅3.16秒,但即使如此,也還不是100%,由此可看HPE對Primera設計的信心。

但要取得這項100%可用性保證,必須滿足以下條件:

● 用戶必須購買Primera儲存陣列。

● 與HPE簽訂Proactive care或更高等級的支援服務合約。

● 最低保固期限為3年,Primera陣列的Primera OS必須處於可支援更新的狀態。

● 需啟用InfoSight雲端平臺支援功能,將資料回傳HPE。

● 當用戶從InfoSight平臺接收到可用性相關訊息時,須於10天內更新InfoSight建議的修補程式,並在30天內更新InfoSight建議的Primera OS版本。

在保固期限內,HPE保證Primera陣列提供100%的服務持續性,若發生HPE導致的非計畫性服務中斷,用戶可獲得部分退款的保證。

不過,若不是HPE導致的服務中斷,如用戶環境造成的斷電、網路中斷、用戶自身造成的計畫性與非計畫性服務中斷(如操作錯誤,歲修停機等)、還有用戶環境中非HPE品牌元件造成的服務中斷,以及Primera系統容許範圍外的負載等,則不在HPE保證範圍內。

持續擴展的服務與支援能力

自發表1年多以來,HPE陸續透過更新Primera核心的Primera OS 作業系統,持續擴展這個產品家族的功能,其中最重要的,便是去年下半年推出的Primera OS 4.2版,新增純NVMe SSD儲存組態的支援,可改善存取延遲。另外也為Peer Persistence跨資料中心遠端複製功能,新增了3站點架構的支援,並支援以公有雲站點作為複製目標,還提供了近即時的非同步遠端複製功能,還原點目標(RPO)可以降到只有1分鐘。

在Primera OS 4.2的更新中,HPE也優化了Primera對於VMware VVOL儲存架構,與Container環境的支援,前者包括結合VMware Site Recovery Manager災難備援架構的支援,後者則包括透過Kubernetes容器支援介面(Container Storage Interface,CSI)驅動程式,來讓Primera儲存陣列支援Kubernetes容器應用環境。

HPE Primera 600系列基本規格

目前Primera包含雙節點的630系列,以及2~4節點的650與670等3種等級,每種等級又分別含有全快閃組態的A系列,與混合儲存組態C系列等兩種款式,所以一共有A630/C630、A650/C650,以及A670/C670等6款機型。

HPE Primera儲存組態

繼承了過往HPE 3PAR StoreServ系列的特性,Primera系列也具備Scale-Out橫向擴展,以及Suale-Up縱向擴展能力。

Primera的控制器之間透過機箱背板互連,其中的630系列,提供了雙節點的控制器組態,650與670系列則都提供2或4節點的控制器組態。

而Primera的每組基礎(Base)控制器機箱,都提供了SAS搭配NVMe的後端I/O介面組合,基礎(Base)控制器機箱本身的磁碟槽可以混合安裝SAS與NVMe磁碟,還可透過SAS埠外接擴充磁碟櫃。

HPE目前為Primera提供了2種擴充磁碟櫃,一為可容納24臺2.5吋SSD或硬碟的SFF規格,另一為可容納12臺3.5吋硬碟的LFF規格。視機型不同,Primera系列可提供外接5~38組擴充磁碟櫃的選項。

 

支援NVMe+SAS雙重介面

Primera的基礎控制器機箱提供了NVMe與SAS兩種磁碟介面的支援。雙節點版本的基礎控制器機箱,提供了24個SAS介面磁碟槽,其中機箱最右邊8個磁碟槽是SAS與NVMe雙重介面。4節點版本的基礎控制器機箱,則提供了48個SAS介面磁碟槽,機箱最右邊16個磁碟槽是SAS與NVMe雙重介面。

HPE Primera硬體解剖

就產品沿革來說,Primera雖然是先前3PAR StoreServ的延續發展,沿用了3PAR的通用處理器+專屬ASIC晶片的混合處理器架構,以及網格(Mesh)型式的多控制器叢集互連架構,但細節上存在許多關鍵的不同。

首先,Primera更新了核心處理器規格。先前3PAR StoreServ採用的通用處理器,是Ivy Bridge平臺的Xeon處理器,而Primera則更新為Skylake平臺的Xeon處理器,相差了2個世代。在ASIC晶片方面,先前3PAR StoreServ的控制器搭載了1或2顆第5代ASIC,Primera則搭載了1或4顆第6代ASIC。

憑藉新一代的AISC晶片,加上配置了數量更多的ASIC晶片,Primera透過ASIC提供的控制器互連頻寬也大幅提高。以同樣的4控制器組態為基準,上一代3PAR StoreServ 8000透過4顆ASIC,可提供48GB/s尖峰頻寬,Primera則能匯聚16顆ASIC,獲得128GB/s的頻寬。而上一代最高階的StoreServ 20000系列,在最大的8控制器與16顆ASIC組態下,也不過是224GB/s的互連頻寬。

其次,Primera更動了快取記憶體配置。先前3PAR StoreServ的快取記憶體分為系統控制(Control)與資料(Data)兩種,而Primera的快取記憶體則是單一通用的,不區分系統控制或資料用。

Primera也大幅提高了記憶體配置容量,最高階的Primera 670,每組控制器可擁有最大1TB的快取記憶體,相較下,StoreServ家族中最高階的20000系列,每組控制器最多不過448GB記憶體的配置。

第3,Primera升級了控制器互連架構。比照先前3PAR StoreServ最後兩款產品9000與2000系列,Primera也是全面透過機箱背板來連結控制器,相較下,StoreServ 8000以前的款式,在2節點組態下,同樣是透過背板來讓同一機箱內的2組控制器互連,但對於4節點以上組態,則是透過Interconnect埠的纜線,來提供跨機箱的控制器互連。

此外,Primera也升級了背板網格傳輸頻寬,先前3PAR StoreServ的每節點背板傳輸頻寬是單向4GB/s,總頻寬8GB/s;Primera則分別提高到8GB/s與16GB/s

第4,Primera引進了更多樣化的加速硬體,加速運算卸載功能也更為靈活。3PAR StoreServ只有ASIC這一種加速硬體,而Primera除了ASIC外,也內含了Intel的Quick Assist Technology(QAT)晶片,據Primera發表時的原廠說法,Primera OS可視系統負載情況,將資料縮減運算分別交由ASIC晶片、QAT晶片或x96通用處理器來執行。

第5,Primrea全面更新了前端I/O與後端I/O介面規格。

3PAR StoreServ的後端I/O介面是12Gb SAS,StoreServ 9000與20000系列另外能在控制器的PCIe擴充槽中,安裝NVMe介面的SCM儲存模組,但這算是非標準的NVMe支援方式,磁碟槽仍然只能安裝SAS介面磁碟;在前端I/O介面方面,3PAR StoreServ則有16Gb FC、10Gb FCoE或10Gb iSCSI,還有用於File Persona檔案存取用的1/10GbE,最晚推出兩款StoreServ機型20000與9000系列,後來也增加了32Gb FC的支援。

而到了Primera系列,後端I/O介面架構,改為NVMe與12Gb SAS的混合搭配,增加了支援NVMe的能力,Base機箱的部分磁碟槽,可直接安裝NVMe SSD。

在前端I/O介面方面,Primera除了保留16Gb FC與10GbE以外,另新增支援32Gb FC與25GbE兩種新介面,但也少了透過10GbE埠支援File Persona檔案存取相關功能。

機箱正面

Primera系列由內含控制器的基礎(Bsae)機箱,以及擴充磁碟櫃組成。目前上市的Primera 600系列有兩種基礎機箱款式,包括2U/24Bay機箱的雙節點機型,以及4U/48Bay的4節點機型。擴充磁碟櫃亦有兩種款式,分別為基於2.5吋磁碟、2U/24Bay的SFF機箱,與基於3.5吋磁碟、2U/12Bay的LFF機箱。

機箱背面

Primera 600系列中,630系列的2U機箱含有2组控制器與2组電源供應器,650與670系列的4U機箱則含有4组控制器與4组電源供應器。

I/O介面配置

每組控制器都預先內建了1組管理埠 1、1組服務埠 2,2組用於遠端複製(Remote Copy)的10GbE埠 3,以及外接擴充磁碟櫃用的SAS埠,我們手上這臺A630有2組SAS埠 4,更高階的650與670系列的控制器則有4組SAS埠。控制器另含有空的HBA卡插槽,可用於安裝選購的I/O介面卡,入門款的630系列有2個HBA卡插槽 5,較高階的650與670系列則有3個HBA卡插槽。

控制器

Primera系列採用網格式多控制器架構,控制器之間,均透過Base機箱背板彼此互連,構成Active-Active的高可用架構。

控制器解剖

Primera控制器的核心,包含了Xeon Scalable通用處理器,ASIC加速晶片、DRAM快取記憶體,另外再加上HBA卡插槽與開機磁碟。照片中是630系列的控制器,每組控制器搭載了1顆Xeon Scalable處理器與1顆ASIC晶片。較高階的650與670系列,每組控制器則含有2顆Xeon Scalable處理器,以及4顆ASIC晶片。

電源供應器

以630系列為例,配置了2組800W電源供應器,提供熱備援的電力供應。

Primera的ASIC硬體加速架構新進化

新推出的Primera系列,最重要的特色,便是繼承了3PAR家族基於ASIC的硬體加速架構,可透過Intel處理器與ASIC晶片的分工,兩者相輔相成,達到增進整體系統效能的目的。

目前流行的主流儲存陣列控制器架構,是由通用處理器包攬所有運算工作,架構簡單,成本也相對較低,但應用上也存在兩項弊病:

首先,壓縮、重複資料刪除等高負載的資料服務功能,會占用過多的處理器資源,以致嚴重衝擊系統整體效能。

其次,主流架構是由通用處理器同時包攬I/O指令與資料傳輸工作,若同時遇上需要處理大量metadata的交易密集型工作負載,以及需要傳輸大量資料的傳輸密集型工作負載時,兩種工作負載將會爭搶處理器資源,以致影響到效能表現。

而3PAR採用Intel通用處理器結合ASIC的混合架構,則解決了前述兩個問題。

(1)ASIC內建了卸載引擎,可卸載RAID奇偶校驗、重複資料刪除與壓縮等特定運算功能的負載,顯著減輕通用處理器的負擔。

(2)通用處理器與AISC的分工合作,可實現混合工作負載的平行處理——Intel處理器負責處理SCSI控制指令與metada,ASIC則負責處理資料傳輸,兩種作業互不干擾,可更好的對應混合工作負載。

不過,自3PAR StoreServ到Primera的發展過程中,隨著產品功能的演進,控制器的ASIC晶片配置架構也有所變化。

3PAR StoreServ的ASIC架構

在後期型3PAR StoreServ系列的控制器上,搭載了1或2顆作為通用處理器的Intel處理器,搭配1或2顆第5代ASIC晶片,Intel處理器負責管理系統控制快取記憶體(Control Data),而ASIC則負責管理資料快取記憶體(Data Cache),而ASIC晶片與Intel處理器之間,則是透過PCIe交換器互連。

ASIC晶片的基本功能,是控制器網格的通信,與資料快取I/O傳輸處理,控制器與控制器之間是透過彼此的ASIC晶片互連,藉此實現所有節點之間的全域統一快取記憶體空間。ASIC晶片還內含了RAID 5、RAID 6的奇偶校驗運算功能,用於確保資料一致性的持久性校驗(Persistence Checksum)運算功能,以及用於縮減資料的Zero區塊檢測與重複資料刪除等功能。

Primera的ASIC架構

Primera 600系列的控制器,搭載了1或2顆作為通用處理器的Intel處理器,搭配1或4顆Primera ASIC晶片。從3PAR時代起算,這顆Primera ASIC晶片可以算是第6代。

與3PAR StoreServ相比,Primera架構上最大的差別有兩點:

其一,是Primera增加了ASIC晶片的配置數量。在入門級機型上,如3PAR StoreServ 7000/8000與Primera 630,兩個系列同樣都是每組控制器配置1顆ASIC晶片。不過,在中、高階機型上,3PAR StoreServ即使是最高階的20000系列,每組控制器也只配置了2顆ASIC晶片。相較下,Primera的中、高階款式650與670,每組控制器都配置了多達4顆ASIC晶片,大幅提高了處理器資源。

其二,是Primera的通用處理器與AISC使用同一個通用的快取記憶體空間,並由Intel Xeon處理器負責快取記憶體控制,不像3PAR StoreServ控制器,將快取記憶體區分為系統控制快取與資料快取兩種。在Primera OS系統軟體管理下,會視負載情況,自動調整系統本身,以及讀取/寫入占用的快取記憶體容量,記憶體應用上更具彈性,資源利用效率也更高。

至於Primera ASIC晶片承擔的功能,則與第5代ASIC相似,基本功能也是節點間互連通信,並內含了RAID奇偶校驗計算、Zero區塊檢測與重複資料刪除計算、持久性校驗等卸載運算功能。

3PAR StoreServ與Primera控制器架構對比

左為Primera的控制器架構,右為3PAR StoreServ的控制器架構,Primera繼承了後者的Intel處理器搭配ASIC晶片設計,但有2點關鍵的不同:

(1) Primera系列配置了更多ASIC晶片,每組控制器最少搭載1顆ASIC、最多可達4顆;3PAR StoreServ系列則是1到2顆ASIC。

(2)兩者的快取記憶體配置架構不同,在3PAR StoreServ系列上,含有控制快取(Control Cacahe),以及資料快取(Data Cacahe)等兩種不同用途的快取記憶體配置,並分別由Intel處理器與ASIC晶片負責管理;而在Primera系列上,則只有通用的快取記憶體,並由Intel處理器負責管理。圖片來源/HPE

Primera的控制器網格互連架構

上圖是4節點組態的Primera控制器架構,在4組控制器之間,透過背板將彼此的ASIC晶片互相連結,由ASIC擔任節點間的通信控制,背板則提供通信鏈路。而在個別控制器內部,則透過PCIe交換線路來連結ASIC晶片與Intel處理器。圖片來源/HPE

Primera嶄新的系統軟體與管理架構

Primera核心的Primera OS儲存作業系統,繼承了3PAR OS作業系統的虛擬化儲存管理架構,與豐富資料服務功能,但改用全新的「服務中心式(Services-Centric)」底層架構。在管理架構方面,Primera則提供了與InfoSight雲端平臺更緊密的整合。

服務中心式的系統架構

就管理操作介面、儲存配置管理,以及資料服務功能來說,Primera OS繼承了3PAR OS的基礎,包括Fast RAID儲存虛擬化架構,SSMC管理控制臺,以及Virtual Copy快照、Remote Copy遠端複製,跨資料中心的Peer Persistence遠端同步,還有QoS、Thin Provisioning、壓縮、重複資料刪除等資料服務功能,關鍵差異則有兩點:

首先,Primera目前聚焦於區塊儲存服務,沒有3PAR OS的File Persona檔案存取服務功能。其次,Primera OS以全新的底層架構,來提供前述服務。

3PAR OS屬於傳統的「單體式(Monolthic)」架構,各項服務與系統底層相互連結。而Primera OS的底層則將各項服務建構為獨立模組,彼此隔離,個別服務的失效,不會影響到系統與其他服務模組;新架構也改善了升級便利性,個別服務的更新,不會影響到系統整體,提供了不中斷升級能力(Non-disruptive upgrades)。

由於底層架構的不同,所以HPE也賦予Primera OS新的版本編號。3PAR OS目前升級到3.3.1版,而Primera OS則是從4.0版開始。

直接整合InfoSight管理平臺

3PAR OS從3.2.2 MU4以上版本起,便能支援InfoSight雲端管理平臺,不過,需要透過Service Processor(SP)作為中介,才能連結InfoSight。

而到了Primera OS,則可直接連結InfoSight,不再需要中介。InfoSight僅提供了無遠弗屆的管理入口,也能透過這個平臺提供的動態資訊,幫助調整Primera組態,改善效能表現。而在Primera的100%可用性保證中,InfoSight提供的監控、健康診斷、預測與建議功能,也是不可或缺的環節。

 

透過InfoSight雲端平臺管理Primera

不同於需要Service Processor(SP)作為中介的3PAR OS,Primera OS可以直接連結HPE的InfoSight雲端管理平臺,更方便使用後者的遠端監控、診斷、分析與建議服務。圖片來源/HPE

 產品資訊 

HPE Primera 600

●原廠:HPE 

●機箱型式:2U(雙節點Base機箱)、4U(4節點Base機箱)、2U(擴充磁碟櫃) 

●處理器:Xeon Scalable(Skylake)+Primera ASIC 

●記憶體:128GB~1TB(每節點)

●儲存容量:144~576臺SSD,240~960臺硬碟 

●前端I/O介面:16/32Gb FC、10/25GbE iSCSI 

●後端I/O介面:NVMe、SAS

【註:產品規格時有異動,以上僅供參考,最新資訊請洽廠商】


熱門新聞

Advertisement