在2012年底的HP儲存產品線大調整中,HP將2010年底併入的3PAR Inserv儲存產品線,統整為新的HP 3PAR StoreServ系列,並新增了中階的7000系列產品,可提供2~4組控制器、144~480臺硬碟的儲存空間,以及4~24組8Gb FC與4~8組10Gb iSCSI或FCoE等主機介面,部份機型還支援全固態硬碟(SSD)的磁碟櫃組態。

透過HP 3PAR作業系統(即以前的3PAR InForm作業系統),HP 3PAR StoreServ 7000可提供獨特的RAID保護與工作負載分流功能,以及Thin Provisioning、自動分層儲存等進階功能,還內含3站點遠端複製等原本只有高階產品才提供的功能。

 

多種新興儲存技術的開創者

成立於1999年的3PAR,在儲存領域是多種新型態應用技術的開創者,是最早推出Scale-Out架構SAN磁碟陣列產品的廠商之一,另外像是Thin Provisioning與自動分層儲存等新興儲存應用技術,3PAR也都是最早實現實用化的廠商。

憑藉獨到的儲存技術,3PAR在歐美的中高階儲存市場占有一席之地,曾被Forbes雜誌列為2010年全美成長最快25家科技公司中的第4名,該公司旗下高階的T系列產品,也是EMC DMX、HDS USP等知名高階SAN儲存產品的有力競爭對手,因此在2010年8~9月間,曾引起Dell與HP兩大廠商的併購競爭,意圖透過併購3PAR來補強高階儲存產品線。

兩大廠激烈的競爭,使得併購金額從最初的11.5億美元,一路攀升到15億、16億美元、以致超過20億美元,最後由HP以23.5億美元的破天荒價格勝出,是儲存業界自2009年6月的EMC併購Data Domain一案後(估計耗資24億美元),競爭最激烈、金額最大的一次併購。
 

產品線調整後的一貫化產品家族

併入HP旗下後,3PAR的產品並未消融於HP原有產品線中,而是以獨立的產品線型態存在,只是略為調整了產品型號名稱。

原本3PAR旗下有較早期的Inserv E系列與Inser S系列,以及接替這兩個系列的Inserv F系列與Inserv T系列。Inserv E與F系列屬於中階,可支援2~4個控制器節點;Inserv S與T系列屬於高階,可支援2~8個控制器節點。

當3PAR於2010年9月併入HP後,HP在2011年8月在3PAR產品線下推出一個新的高階系列P10000,內含V400與V800兩個系列,更新了系統規格,可用容量也大幅增加。

而後在2012年底的HP儲存產品線大調整中,HP將3PAR產品全部整併到一個新的StoreServ單一產品家族名稱下。目前整個HP 3PAR StoreServ產品線下,分為中階的7000與高階的10000兩個系列,其中高階的10000系列包含10400與10800兩款,基本上就是先前的P10000系列的V400與V800升級硬碟配置後的版本。至於新推出的7000系列,則取代了以前的Inserv F系列。

 

具備高階規格的新款中階家族

在4、5萬美元以下的中階SAN儲存設備中,HP 3PAR StoreServ 7000系列是十分有特色的產品,雖然效能與容量擴充能力屬於中階等級,但卻擁有高階產品的架構與功能,從控制器、磁碟管理架構到軟體功能,都與3PAR更高階的StoreServ 10000系列相同,只是可擴充的控制器節點數、處理器規格、磁碟擴充上限與傳輸埠數量較少而已。

HP 3PAR StoreServ 7000目前有7200、7400與7450等三種款式,7200可支援2組控制器與最多144臺硬碟,7400則能支援2或4組控制器與480臺硬碟。

至於剛在今年6月發表的7450,則是一種十分特別的全固態儲存機型,與7400同樣都支援2或4組控制器,但處理器與記憶體規格更高,而且後端使用的磁碟裝置全部都是SSD型式,最多可配備240臺SSD。

獨特的控制器架構

HP 3PAR StoreServ 7000沿用了3PAR傳統的網格式(mesh)控制器-控制器互連架構,控制器之間可透過ASIC晶片經由專屬的Interconnect網路,透過NUMA(Non-Uniform Memory Access)方式存取彼此的記憶體與後端磁碟空間,從而實現效能與容量的Scale-Out式擴展,以及控制器失效時的切換。

相較下,多數中階Scale-Out SAN儲存設備,採用的是較容易實現的MPP(Massive Parallel Processors)架構控制器互連機制,像StoreServ 7000這樣,採用NUMA類型多控制器協同機制的機型多半是高階產品。

另外,StoreServ 7000也沿用了3PAR一貫的系統控制與I/O處理分流的控制器處理架構,以我們這次借測的StoreServ 7400為立,每組控制器含有2顆負責系統控制與通用處理的Intel Xeon E5 6核心處理器,以及2顆負責RAID運算與控制器互連用的3PAR第4代ASIC晶片,記憶體也區分為各自獨立的控制用記憶體,與資料用記憶體等兩部份(各8GB)。

在Intel通用處理器幾乎一統儲存控制器領域應用的今日,3PAR這種通用處理器+專屬ASIC的處理器架構,已經十分少見。比起由通用處理器負責所有處理工作的架構,通用處理器+專屬ASIC的處理器架構可由ASIC卸載一些作業負擔,並透過ASIC的專用硬體線路加速RAID與Thin磁碟運算作業,有助於提高I/O效能(ASIC在既定的固定運算作業上,比起通用處理器有先天的優勢)。

另外3PAR採用的控制用記憶體與資料用記憶體各自獨立的架構,比起目前常見的系統控制與資料快取共享同一記憶體空間的作法,也更能確保資料處理可獲得足夠的快取空間。
 

獨特的RAID與磁碟管理機制

3PAR不僅硬體架構與眾不同,磁碟管理機制也是獨樹一格。傳統的RAID是以一臺硬碟為單位,由指定的個別硬碟組成不同RAID等級的LUN。

3PAR作業系統則會將底層所有可用的實體磁碟空間,切為一個個1GB大小、稱為Chunklet的小單位(3PAR P10000系列以後機型的Chunklet單位是1GB,以前的T系列使用的Chunklet單位則為較小的256MB),然後再由這些Chunklets組成不同RAID層級的Volume,管理者可透過3PAR管理控制臺Virtual Volume選單中的Layout頁面,檢視個別Volume區塊在各磁碟機中的分布狀況。另外備用的Spare空間也是由這些Chunklets組成,藉此可更充分的運用磁碟空間,並免除指定專屬Spare磁碟機的必要。

3PAR這種特殊的RAID機制,還有助於提高效能與可用性—由於每一個Volume都是被打散在所有磁碟櫃上的Chunklets組成,因此可透過類似stripe存取的方式、由跨多個磁碟櫃的整體硬碟資源來共同承擔Volume的I/O需求,比起傳統被局限在特定磁碟櫃、特定硬碟群組內的傳統RAID架構,擁有更好的I/O效能。

另外這種由散佈在底層各磁碟櫃不同磁碟機的Chunklet機制,也降低了單一硬碟損壞帶來的衝擊。

提供進階儲存應用的完整軟體服務

如同其他企業級儲存設備,StoreServ 7000也內含了類型豐富的進階服務功能,包括可改善磁碟耗用效率的Thin Provisioning、稱作自適應最佳化(Adaptive Optimization)的自動分層儲存功能、Remote Copy遠端複製功能,以及稱為Virtual Copy的快照、與稱作Physical Copy的Clone功能等,其中特別值得一提,的是Thin Provisioning與自動分層儲存功能。
 

獨到的Thin磁碟配置功能

如前所述,3PAR是Thin Provisioning技術的創始廠商之一,現在雖然許多廠商都已跟進這個功能,不過3PAR仍保有獨到特色,如可由3PAR專屬ASIC晶片來處理Thin Provisioning相關運算,所以替Volume啟用Thin Provisioning,不會對效能造成太大影響。

另外用戶還能透過內含的Convert Virtual Volume工具,隨時轉換既有Volume的Thin或Fully Provisioning屬性,藉以回收磁碟空間,或是將空間完整的配置給Volume。相較下,其他廠商的Thin Provisioning功能在設定後,往往就不能更改。

除了Thin Provisioning外,3PAR還有2種特別的「Thin」技術。

其一是Thin Conversion,當用戶從非3PAR儲存設備將Volume遷移到3PAR設備上時,可先在主機端透過Volume Manager或檔案系統,對原始Volume中已被刪除的資料進行歸零,然後當Volume遷移到3PAR儲存設備上時,可透過Thin Conversion略去原始磁碟區中未實際寫入資料的區塊,從而減少磁碟空間消耗。

另一功能稱為Thin Persistence,可用於確保啟用Thin Provisioning的磁碟區與其快照複本維持在Thin的狀態,當主機端透過Volume Manager或檔案系統對Volume內已被刪除的資料進行歸零時,後端的3PAR儲存設備即可透過Thin Persistence功能,回收這些已被歸零的空間,讓空間不被已被刪除的資料區塊所占用。
 

彈性的自動分層儲存

在自動分層儲存功能方面,3PAR早在2005年就推出了稱為動態最佳化(Dynamic Optimization)的自動分層儲存技術,而後又在2010年3月推出了稱為自適應最佳化(Adaptive Optimization)的第二代自動分層儲存技術,雖然目前已有許多廠商,跟進提供了類似的自動分層儲存功能,但3PAR的Adaptive Optimization以今日標準來看,仍不落後。

3PAR的Adaptive Optimization屬於一種「Sub-LUN」或「Sub-Volume」等級的分層儲存技術,可以比Volume更小的單位Sub-Volume,來作為分層搬移資料的單位。

啟用Adaptive Optimization、並依照磁碟性能高低設定不同的儲存層後,系統會依照排程,定期追蹤與分析Volume的存取情況,然後按照管理者設定的分層遷移模式,以Sub-Volume為單位、自動將資料遷移到合適的儲存層上,將高存取頻率的Sub-Volume搬移到高速裝置上,低存取頻率的Sub-Volume則搬移到低速裝置上。

3PAR預設的遷移政策有效能(Performance mode)、平衡(balance mode)與成本(cost mode)等三種模式,可依照不同的原則,優先將資料挪到高效能或低成本磁碟層,以滿足效能優先、或成本優先等不同的政策取向。文⊙張明德


HP 3PAR StoreServ 7400系統管理與軟體功能

透過專屬管理控制臺管理系統
StoreServ 7000的系統管理,是透過專屬的HP 3PAR Management Console管理控制臺軟體來進行,透過遠端連線,可在單一介面中管理多臺3PAR系統。目前的4.x.x版控制臺軟體,可在Windows XP/7/8/Server 2008與RHEL 5等環境中運行。

設定自動分層儲存
3PAR的Adaptive Optimization自動分層儲存機制可自動將磁碟區塊配置到合適的儲存層,並有效能、平衡與成本等3種政策式,可依照不同原則,優先將區塊挪到高效能或低成本磁碟層。

提供1對N的RemoteCopy遠端複製
遠端複製是企業級儲存設備必備功能之一,StoreServ 7000難得的是在中階等級產品上,就提供了一般只有高階產品才擁有的1對N遠端複製功能,可藉此建立3站點異地備援機制,提供更高的可用性。

具有快照與Clone
3PAR也提供了企業級儲存產品必備的快照與Clone功能,可透過這2個功能為磁碟建立複本。其中Copy-On-write式快照稱為Virtual Copy,一比一完整複製磁碟的Clone則稱作Physical Copy。Virtual Copy可手動或排程執行,還可個別設定保留時間與到期時間。

調整Thin磁碟屬性

雖然目前幾乎所有儲存廠商都能提供Thin Provisioning,但 3PAR的Thin Provisioning較其他廠商更具彈性,建立磁碟機時指定Thin或Fully Provision屬性後,還能透過Convert Virtual Volume工具,隨時轉換磁碟機的Thin屬性,從而回收空間、或確定配置空間給磁碟機使用。至於一般廠商的Thin Provisioning,往往在設定Thin屬性後就不允許更動,只能透過另外新建磁碟、並遷移資料來重設屬性。

 

HP 3PAR StoreServ 7400效能測試結果

我們這次向HP借測的是StoreServ 7000系列中的7400,配有滿載的4個控制器節點,並配有4臺LFF與6臺SFF磁碟櫃,一共安裝了16臺100GB的SSD、64臺1.5萬轉2.5吋300GB硬碟,與24臺2TB 3.5吋硬碟。效能測試包括IOPS與傳輸速率兩部份,分別用於測試系統處理小區塊資料的IO處理能力,以及處理大區塊資料時的傳輸吞吐量。

由於我們執行效能測試的目的,在於驗證與展現StoreServ 7400效能隨控制器節點數的增加而提升的Scale-Out擴展能力,而非測試I/O效能的極限,所以在效能測試中只使用64臺2.5吋1.5萬轉硬碟。

測試短評

受限於測試環境可用的硬碟數量、與測試平臺的I/O性能,我們的測試組態並無法充分展現HP 3PAR StoreServ 7400的I/O與傳輸效能,因此我們測試的重點,放在驗證與展現這款產品透過Scale-Out擴充時的性能增長效果,而非效能極限。

從測試結果可以看出,依序從1臺控制器擴展到4臺控制器時,整個系統的I/O輸出,也以等比例的幅度逐步提高,顯示了效能隨節點數增加而提高的Scale-Out擴展特性。
不過受限於測試用主機只安裝了一張雙埠8Gb FC HBA卡,讀取傳輸效能在3臺控制器時,就差不多到達傳輸埠頻寬的1600MB/s上限,難以持續的隨節點數增加而增長。

測試方法

將64臺1.5萬轉SAS硬碟建立4個RAID 1邏輯磁碟區,每個邏輯磁碟區各16臺硬碟,分別掛載給4臺控制器截點,然後透過控制器的2組8Gb FC埠掛載到測試平臺,先從1臺控制器開始測試,然後逐步加入第2、3、4臺,測試不同組態下的IOPS效能與傳輸速率。
4K IOPS 執行4KBytes的100%循序讀取與循序寫入,測試系統最大I/O處理能力,參數設定workers=1,I/O outstanding=16。
512K Throughput 執行512K Bytes的100%循序讀取與循序寫入,測試系統最大傳輸頻寬,參數設定workers=1,I/O outstanding=16。
受測組態 2組StoreServ 7400控制器機箱+6組2.5吋SFF磁碟櫃+4組3.5吋LFF磁碟櫃,安裝16臺Hitachi 100GB SSD、64臺Seagate 1.5萬轉2.5吋300GB SAS硬碟,與24臺Hitachi 2TB 7,200轉 NL-SAS硬碟

測試平臺

Intel Xeon X7650 2.27GHz×4,64GB記憶體,Windows Server 2008 R2,QLogic 8Gb 雙埠 FC HBA卡

測試工具

IOmeter 2006.07.27


HP 3PAR StoreServ 7400自動分層儲存測試結果

Adaptive Optimization自動分層儲存技術是3PAR磁碟陣列產品的一大特色,因此在這次的專題報導中,我們也為StoreServ 7400進行了自動分層測試。在測試中,我們使用了SSD與1.5萬轉2.5吋硬碟兩種磁碟,分別建立1個高速儲存層與1個低速儲存層,然後啟用Adaptive Optimization自動分層儲存功能,來檢驗自動分層儲存的效果。

測試短評 

從測試結果可以看出,啟動Adaptive Optimization自動分層儲存功能後,當系統到達預設的重新分析區塊配置時間後,便將高存取頻率的資料區塊遷移到SSD儲存層上,使IOPS數值明顯增加20%以上,另外Response Time也從原本的2、3ms,大幅縮減到0.1~0.3ms。

測試方法

建立分別由1.5萬轉SAS硬碟與SSD構成的兩種磁碟區,並啟用自動分層功能,設定為每隔2小時重新分析並調整為一次磁碟區塊分埠。透過IOmeter執行4Kbytes的50%讀取+50%寫入來產生測試用I/O。

測試平臺

同效能測試。

測試工具

同效能測試。


產﹒品﹒資﹒訊

●機型﹕HP 3PAR StoreServ 7400

●建議售價﹕廠商未提供

●原廠﹕HP

●網址﹕www.hp.com

●電話﹕(02)2722-9000

●尺寸﹕控制器2U、SFF磁碟櫃2U、LFF磁碟櫃4U

●處理器﹕Intel Xeon E5-2428L 1.8GHz×2+HP 3PAR Gen4 ASIC×2(每組控制器)

●記憶體﹕16GB(每組控制器)

●硬碟容量﹕480臺(最大容量)

●RAID層級支援 0/1/5/6

●傳輸埠﹕8Gb FC埠×2+10GbE埠(iSCSI或FCoE)×2+Remote Copy IP埠×1+6Gb SAS埠×2+GbE管理埠×1(每組控制器)


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