通過《探尋高端存儲架構(gòu)的前世今生》，各位可能對高端存儲的發(fā)展歷史有了一個初步了解。繼總線架構(gòu)、交換架構(gòu)、矩陣直連架構(gòu)、分布式架構(gòu)之后，浪潮新一代高端存儲AS18000采用的iMatrix架構(gòu)集前幾代架構(gòu)之所長，在充分發(fā)揮矩陣直連架構(gòu)高可靠、高性能、低延遲優(yōu)勢的同時，又使分布式架構(gòu)的高擴(kuò)展優(yōu)勢得以全面施展，重新定義了新一代高端存儲架構(gòu)。

通過iMatrix架構(gòu)，AS18000創(chuàng)下了業(yè)界多項(xiàng)第一：600萬IOPS、1TB重建時間15分鐘、最大768GB/s交換帶寬、最大16個控制器并行工作、小于1ms的低時延;而這一切的實(shí)現(xiàn)，主要依賴于 iMatrix架構(gòu)涵蓋主機(jī)、控制器、存儲的三層的全共享交換設(shè)計(jì)，下面讓我為您逐層說明。

新一代全共享交換架構(gòu)iMatrix

前端鏈路交換：軟件定義前端交換，構(gòu)建全局負(fù)載均衡

在主機(jī)層和控制器端的鏈接方式上，浪潮采用了光纖和光纖交換機(jī)進(jìn)行高速連接，從硬件形式上比較中規(guī)中矩，業(yè)界有約70%的企業(yè)采用了光纖連接方式。

然而，浪潮基于傳統(tǒng)存儲網(wǎng)絡(luò)硬件，通過軟件重新定義了前端交換，iMatrix對主機(jī)端的IO路徑驅(qū)動層、緩存層、數(shù)據(jù)保護(hù)層，以及控制器端的調(diào)度層進(jìn)行了全新設(shè)計(jì)，可實(shí)時監(jiān)測控制器負(fù)載狀況。

當(dāng)發(fā)現(xiàn)某個控制器比較“熱”，負(fù)載很大時，可以秒為單位將卷級數(shù)據(jù)訪問服務(wù)從高負(fù)載控制器遷到其他控制器。

這樣，就避免了部分控制器、部分卷過“熱”的弊端，實(shí)現(xiàn)了16個控制器負(fù)載對等、對稱，實(shí)現(xiàn)全局負(fù)載均衡，使應(yīng)用可通過多個控制器并發(fā)加速，消除性能瓶頸，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)敏捷響應(yīng)。

iMatrix通過軟件定義前端交換，實(shí)現(xiàn)全局負(fù)載均衡

控制器緩存交換：環(huán)式緩存鏡像，確保緩存數(shù)據(jù)一致性

通過隔離鏈?zhǔn)江h(huán)形緩存鏡像，讓所有緩存數(shù)據(jù)跨存儲引擎有完整一致的可用備份，確保任意控制器甚至控制器引擎節(jié)點(diǎn)故障時，緩存數(shù)據(jù)不丟失，數(shù)據(jù)訪問持續(xù)服務(wù)。在控制器緩存交換中集成了DMA(Direct Memory Acess，直接內(nèi)存訪問)，遠(yuǎn)端可不經(jīng)過CPU直接訪問數(shù)據(jù)，提升了數(shù)據(jù)訪問效率。

同時，在控制器之間，iMatrix采用PCIE 3.0高速無損數(shù)據(jù)通信，可實(shí)現(xiàn)768GB/s的全交換帶寬，10m以上跨機(jī)柜互聯(lián);基于PCIE 3.0，iMatrix的時延非常低，點(diǎn)對點(diǎn)通信延遲僅為微秒級，存儲IO服務(wù)延遲是ms級，保障了關(guān)鍵業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的高一致性。

iMatrix具有緩存數(shù)據(jù)一致性

數(shù)據(jù)共享交換：采用SAS 3.0，讓每個硬盤對每個控制器可見

在數(shù)據(jù)存儲層，通過后端SAS 3.0全交換，AS18000可構(gòu)建統(tǒng)一的數(shù)據(jù)共享資源池，實(shí)現(xiàn)每一塊硬盤數(shù)據(jù)對每個前端控制器可視。

值得一提的是，在數(shù)據(jù)保護(hù)層面，AS18000創(chuàng)新性的開發(fā)了iRAID技術(shù)，為硬盤預(yù)留GB空間用于重映射介質(zhì)問題的扇區(qū)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)磁盤健康巡檢與預(yù)警策略、在線熱替換和主動重上電邏輯故障硬盤進(jìn)行微重建等功能，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)安全存儲全面保障。

iRAID可實(shí)現(xiàn)硬盤KB級分塊，以塊為數(shù)據(jù)、校驗(yàn)和備用單元組建iRAID，實(shí)現(xiàn)后端硬盤間存儲與訪問負(fù)載均衡，當(dāng)一個硬盤物理故障時，同時有最多127塊硬盤并行參與重構(gòu)，每TB數(shù)據(jù)恢復(fù)時間低于15分鐘，這讓iRAID重構(gòu)技術(shù)比傳統(tǒng)RAID提高了至少40倍，重構(gòu)時數(shù)據(jù)丟失概率在傳統(tǒng)機(jī)制上降低了97.5%。

此外，浪潮擁有完善的i系列軟件家族，可提升高端存儲系統(tǒng)的可靠性、效率和彈性。比如，iSnapshot快照，提升數(shù)據(jù)可靠性、iReplication遠(yuǎn)程復(fù)制，實(shí)現(xiàn)異地雙活、iPool支持DRAM 、ultraDIMM、、SSD和HDD分層存儲，構(gòu)建智能存儲池動態(tài)調(diào)整數(shù)據(jù)分布，均衡性能、容量;iTier智能分層技術(shù)自動優(yōu)化性能、降低成本;iThin自精簡，提高空間利用率;iQoS服務(wù)質(zhì)量保障，保證關(guān)鍵業(yè)務(wù)優(yōu)先獲取資源，實(shí)現(xiàn)性能目標(biāo)。可以說，浪潮AS18000豐富的軟件功能，正在改變“高端存儲以IOPS定價(jià)”的傳統(tǒng)規(guī)則。

浪潮豐富的i系列軟件功能，提升數(shù)據(jù)共享層的可靠性、效率和彈性

iMatrix：超強(qiáng)容錯，打造業(yè)界最可靠的高端存儲架構(gòu)

這樣層層保障的架構(gòu)設(shè)計(jì)，讓iMatrix具有業(yè)界最強(qiáng)的容錯能力，能夠在三控制器故障、三引擎故障、甚至三站點(diǎn)故障的情況下保障系統(tǒng)可靠運(yùn)行，即便在控制器大面積故障的極端情況下，只要有一個控制器‘存活’，都可確保數(shù)據(jù)訪問暢行無阻，讓存儲系統(tǒng)擁有金剛不壞之軀。