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1、HUS磁盘阵列产品说明vHitachi Unified Storage（HUS）日立统一存储产品介绍日立数据系统有限公司2020年6月目录1. 概述日立数据解决方案价值定位今天的数据中心，除了需要面对数据量的急剧增长以及存储基础架构的复杂性之外，如何在统一存储架构中支持多种数据（块数据、文件数据、对象数据）的综合存储需求也是目前大部分企业普遍面临的问题，企业需要在满足传统的高可用性、性能、可扩展性之外，能够从容应对管理、运维以及SLO要求。Hitachi Data Systems 非常了解企业面临的这些挑战，因此开发了服务导向型存储方法，使应用和业务要求能够与存储属性协调一致。Hitachi

2、Data Systems推出了 Hitachi Unified Storage 100系列存储，以模块化的方式经济高效地为大中型企业提供高效、高可靠的统一存储解决方案。Hitachi Unified Storage (HUS)100产品家族是HDS中端产品线新一代产品，作为广受欢迎的AMS2000系列的继任者，HUS产品线继承了HDS产品一贯的可靠性、高性能以及无瓶颈的整体优化设计。除具备更高的灵活性之外，HUS提供了出色地易管理性和为关键应用的优化解决方案。HUS作为HDS整体存储解决方案中重要部分，能够让用户从一个图形界面管理所有的存储基础架构从而极大地提升运维效率。整体方案设计旨在帮助用

3、户达成关键业务指标，比如满足SLA管理、最高性价比、在线操作等，从而实现更佳的运营效率和投资保护。HDS拓展了统一存储定义，通过统一平台存储块、文件和对象数据，帮助客户有效应对复杂、快速的数据增长需求，所有数据通过存储池提供统一的供应、管理以及生命周期管理。作为上一代AMS2000产品的全新升级，日立统一存储（HUS）旨在帮助客户更好的应对统一存储和大数据的存储需求，主要增强技术如下： 整合文件模块（基于HDS 2011年9月收购的BlueArc技术）和块存储设备，提供中端市场中最高性能和丰富功能的统一存储解决方案； HUS150型号支持最大960个磁盘插槽扩展，最大容量接近3PB； 全新设计

4、的磁盘扩展柜支持更大的存储密度和更低的能耗，帮助数据中心节省宝贵的场地空间和电源配置； 系统默认包含Hitachi Device Manager（设备管理）, Hitachi Dynamic Provisioning（动态精简供应）, Hitachi Copy-on-Write 以及Hitachi ShadowImage? （系统内数据快照和克隆）. Hitachi Copy-on-Write 快照支持对单一卷1024 个快照，单一系统支持100,000个快照 通过Hitachi TrueCopy? Remote Replication 和 Hitachi TrueCopy? Extended

5、 Distance实现同步、异步的存储高可用以及复制管理 重新设计的缓存管理技术，从而使系统软件消耗更少的系统缓存，从而为用户数据提供更多的可用缓存进行读写加速； 通过闪存芯片为缓存提供掉电保护，在提供无限时的数据保护之外，避免了传统方式中大量的电池配置。与其他厂商通常采用的通用处理器+标准芯片组以及改造后的Windows/Linux操作系统开发的控制器不同，HUS100产品采用HDS专利的基于硬件负载均衡的控制器技术，从而在底层硬件层面实现控制器与磁盘LUN之间的负载均衡，从而提升系统运行效率并简化用户部署、调优工作。后端采用高性能6GB SAS 2.0架构，并支持多种密度和型号的磁盘驱动器

6、以及磁盘扩展柜选择。HUS产品为用户的关键业务带来的价值：灵活性 灵活选择 Fibre Channel 以及iSCSI接口，适应不同基础架构下存储部署； 弹性的性能分布，将LU平均分布到所有的驱动器、磁盘柜以及后端链路； 根据业务要求灵活选择高性能SSD、企业级SAS以及大容量低成本SAS驱动器； 广泛支持所有主流开放操作系统，HBA以及交换机 为适应不同客户规模场景，灵活支持包括24 个2.5” 磁盘插槽（2U）, 12个 3.5”磁盘插槽（2U）以及高密度 48个 3.5” 插槽的磁盘柜（4U）；扩展性 灵活增加容量和主机连接端口 支持大规模异构主机共享，多达2048个虚拟端口以及4096

7、个LU 容量最大扩展至近 3PB 与VSP整合实现大规模数据中心的数据保护和数据迁移方案 内置的分级存储能力支持数据生命周期管理可靠性 采用双活动对称控制器架构提供高性能和在线操作能力 99.999%数据可靠性 高可用架构设计，系统内无单点故障 主要部件的热交换设计，保证关键部件在线更换 采用非易失性缓存 (NVRAM) 对意外掉电后缓存数据提供保护 在线微码升级和系统更新 灵活的热备磁盘选项，RAID重建之后无需回拷 主机多路径软件 丰富系统内数据复制方案，并与Microsoft VSS紧密集成 远程数据复制和高可用性 (同步和异步) 支持RAID-5, RAID-1, RAID-1+0 以

8、及 RAID-0 RAID-6 为大容量SAS磁盘提供更高级别的数据保护 Hi-Track? 远程监控支持性能 基于硬件的双控制器负载均衡技术，无性能瓶颈的整体设计 点对点SAS背板连接，高达 192 Gbps的背板带宽，无仲裁设计 全双工 6Gbps SAS驱动器接口设计，保证在同一链接上能够同时收发指令和数据信息 支持2/4/8 Gbit/sec 主机光纤接口 支持1 Gbit/sec 或 10 Gbit/sec iSCSI接口; 10 Gbit/sec 支持超长数据帧 缓存分区以及缓存驻留技术优化、隔离独特的应用负载简单 对称双活动控制器架构简化LUN的分配和主机映射操作 基于 SAS

9、(6 Gb/sec) 背板架构简化RAID组摆放 直观的图形管理界面简化管理和配置 丰富的命令行界面（CLI）和命令接口（CCI）帮助客户实现应用集成和自动化管理、部署 与其他HDS产品无缝集成，通过统一产品（hitachi command suite）进行统一管理 与其他存储设备的软件高度一致，简化用户学习和培训过程 安全 基于角色的访问管理和控制 对所有系统的变更进行审计日志记录 (通过BOS安全扩展软件包) 支持一次写入、多次读取 (WORM)满足特殊场合法规遵从要求； 管理软件与存储系统通信通过SSL和 TSL 加密 支持IPv6以及IPsec的维护端口 省心 HDS公司始终如一地提供

10、卓越的服务与支持。 在FIND/SVP调查中被评为总体服务、支持与技术性能连续4年排名第一” 通过日立数据系统公司全球解决方案服务可获得全面专业的规划和Enablement服务。2. HDS HUS 100技术的技术优势2.1 统一存储伴随用户数据量的快速增长，用户存储的数据类型也出现了多样化的趋势，块、文件和对象数据的存储需求并存，传统的存储架构需要客户为这些不同类型的数据单独采购不同的SAN、NAS以及对象存储设备。然而，这样的建设思路造成了新的存储孤岛以及低下的资源利用率。伴随新的存储需求，业界陆续出现了统一存储的产品。对于统一存储的定义，Evaluator Group在2011年3月的

11、报告中给出了一个定义：Unified Storage is a storage system that provides both file and block access simultaneously. Theblock access is accomplished through use of an interface such as Fibre Channel, SAS, or iSCSI over Ethernet. The filebased access is to a file system on the storage system using either CIFS or

12、NFS over Ethernet.统一存储即能够同时提供文件和块访问的存储系统，块访问通过FC、SAS、iSCSI协议，文件访问通过以太网的CIFS或NFS协议 HDS在对客户统一存储需求的充分调研基础之上，提出了以下的HDS统一存储框架结构。之所以提出以上的统一存储框架，因为HDS认识到我们的客户在面临数据的快速增长和统一存储需求时面临的多重挑战，主要包括： 从容应对数据增长； 在数据量不断增长前提下，降低成本； 有效控制基础架构的复杂度； 满足服务等级要求；针对这些挑战，HUS提出的解决之道简述如下：挑战一: 从容应对数据增长用户需要面对数据容量、 应用以及虚机数量的快速增长 HUS解决

13、之道: 超过2倍 的容量扩展 超过3倍 性能提升 卷和文件系统的动态增长 更加快捷的容量和文件系统供应 挑战二: 在数据量不断增长前提下，降低成本面对不断紧缩的预算，IT部门必须提升效率 HUS解决之道: CAPEX节省 提升存储密度和空间利用率 OPEX节省 通过整合降低50% 以上的运维成本 通过统一存储管理节省软件费用、管理时间和人员培训时间 降低能耗、制冷和场地需求 对称活动控制器降低部署和维护的人力、时间成本 挑战三: 有效控制基础架构的复杂度如何将客户运维人员从底层的维护工作中解放出来 HUS解决之道: 基于硬件的控制器自动故障切换和负载均衡技术简化部署、管理 自动分层和数据迁移简

14、化数据生命周期管理和变更需求 更简化的管理界面和更短的部署时间 对多种类型数据的智能、统一管理 挑战四: 满足服务等级要求；不满足服务等级要求会对企业造成财务或业务的损失 HUS解决之道 优秀而全面的顺序和随机性能 Hitachi一贯的高可靠性降低企业的业务风险，减少计划内、计划外停机 与主流应用紧密集成与最佳实践，降低业务部署时间，准确预知架构承载能力； Hitachi Command Director直观、实时监控SLO 需要指出的是，HUS的推出是基于HDS一贯的理念，即“one platform for all data”的有效延伸。依靠HDS高端VSP平台，能够为客户搭建包含异构阵列

15、的综合存储平台，而在此之上对外提供SAN、NAS、CAS、VTL等多种存储服务。这样就为客户提供了一个容量高达255PB的统一存储平台。而今天的HUS统一存储是将HDS在VSP统一存储平台的技术和经验浓缩为一个统一的存储产品，帮助更多的客户实现“单一平台承载所有数据”的理念。HUS提供的大容量扩展、平衡的高性能架构以及简化的面向SLO的管理策略使之成为客户进行服务器虚拟化整合、云架构搭建、大数据存储的理想平台。2.2 独特的动态虚拟控制器和自动负载均衡HUS100存储系统的动态虚拟控制器（Dynamic Virtual Controller）技术延续了在最早在AMS2000存储系统上引入的对称

16、双活控制器技术。该技术是中端磁盘阵列的创新性设计，彻底改变了原有中端磁盘阵列在双控制器上割裂式的访问带来的以下弊端： 所有存储里可用的LU都必须手工分配主控制器和Ownership，另一个控制器对这个LU只能“袖手旁观”，只有主控制器故障时起到备份作用。这一方面难以做到真正的负载均衡，另一方面在主控制器故障切换到备份控制器时有访问的中断，至少几秒到几十秒，很可能导致数据库和系统的宕机； 由于所有的LU都已经手工分配给各自的主控制器，当大数据量访问到来时，每个控制器只能“各自为战”的处理各自管理的LU，而手工分配很难做到真正的均衡，总会造成“忙的忙死，闲的闲死”无法调度的局面，这才是中端存储区别

17、于高端存储技术的最大问题； 由于控制器的割裂，造成主机端双HBA的割裂，实际每个HBA卡只能访问一个控制器，无法真正发挥服务器多路经负载均衡软件的作用； 同时，由于双控制器上割裂式的访问，无法实现在线控制器微码升级。 HUS100存储系统的动态虚拟控制器架构解决了所有这些问题，前端访问单HBA卡的任意接入都可以访问双控制器管理的所有LU，无须手工设置LU绑定主控制器，双HBA卡可以通过2个控制器的前端路径访问同一个LU；后端访问也实现了LU在控制器分配的自均衡，当一个控制器繁忙时，存储智能系统会将它所管理的某些LU自动分配个另一个空闲的控制器来处理。中端存储的LU处理再也无须人为干预、手工分配

18、了。前端的自均衡路径分配通过二个控制器之间的PCI-E2.0高速链路，HUS的双控制器实现了真正的通讯和对称均衡，在前端接入上，服务器的2个或更多HBA卡不再是割裂的控制器访问，每个HBA卡都可以通过双控制器的前端接口访问到它们任意后端所管理的LU，实现真正的Any to Any，同时带来了双收益： 2个或更多的HBA卡与双控制器前端接口所连接的物理通路实现了真正的路径间负载均衡； 1个HBA与1个控制器前端接口所连接的物理通路可以访问双控制器所管理的所有LU 这样的前端自均衡处理和Any to Any的前后端贯穿彻底改变了中端存储原有的双控割裂式访问的各种弊端，是具有真正的划时代意义的技术。

19、后端的自均衡LUN调整 在前后端实现了Any to Any的访问同时，HUS还进行了更深层次的后端处理自均衡设计： 在原有的控制器管理LU的格局下，系统可以自动调节控制器所管理的资源，即当控制器的CPU压力不均衡时，可进行LUN一级的自动调整来保证性能的优化，某一个控制器非常繁忙时，HUS系统会将其处理的一些LU调整到另一个空闲的控制器处理，从而达到二个控制器负载的最佳平衡。如下图：2.3 系统架构和硬件增强HUS100系列产品延续了AMS2000系列的先进体系结构，同时，大幅度增强了硬件组件，从而大幅提升了系统处理能力。HUS的增强组件包括： 后端处理能力的提升 新一代专用控制芯片 通用处理

20、器的升级高速SAS后端技术2008年发布的AMS2000系列最先在中端磁盘机种引入了SAS后端技术，时至今日，SAS已经发展成为主流的磁盘机后端技术。HUS100系列在AMS2000的基础上，采用了更先进的6Gbps的SAS后端技术，较AMS2000系列提升1倍，处理能力大大增强。HUS100系列的后端采用模块化架构，每个模块包括1个SAS I/O Controller Processor，控制2个6Gbps SAS的四路宽端口，后端控制模块的示意图如下： HUS110每个控制器配置1个模块，支持8个6Gbps SAS通道 HUS130每个控制器配置1个模块，支持16个6Gbps SAS通道

21、HUS150每个控制器配置2个模块，支持32个6Gbps SAS通道新一代专用I/O处理器HUS100系列采用了Hitachi最新的第九代专用DCTL I/O处理器，其功能包括： 缓存空间的管理 硬件RAID加速 前后端数据交换的DMA引擎，实现磁盘机前后端高速数据交换 意外掉电情况下缓存数据的保护相比于AMS2000系列，HUS100系列的专用I/O处理器由以下的增强： 采用DDR3缓存，缓存性能大大提升 DMA通道增加了一倍，内部数据吞吐量明显增强 RAID加速DRR芯片增加了一倍，可以改善RAID运算性能 缓存保护方面增加了Flash卡，用于意外掉电时缓存的数据保护全新的通用处理器和内部

22、总线HUS110系列采用了Intel Core i Xeon “Jasper Forest” 处理器和最新的芯片组技术，采用PCIe 2.0总线实现组件互联，带宽比AMS2000系列提升1倍。“Jasper Forest”处理器采用了64位架构，支持超线程技术，并且专门针对存储管理进行了优化，内部集成了内存控制器，CPU总线和内存总线带宽大幅度提升。每颗“Jasper Forest”处理器都配有本地内存，而无须占用宝贵的用户缓存空间。HUS110HUS130HUS150处理器配置Intel Xeon Core i CPU (1.73GHz, 单核)/控制器Intel Xeon Core i C

23、PU (1.73GHz, 双核)/控制器Intel Xeon Core i CPU (1.73GHz, 双核)/控制器处理器本地内存2GB/控制器3.5GB/控制器3.5GB/控制器2.4 软件增强部分HUS100系列磁盘机在微码功能上引入了MML（Memory Management Layer），实现了缓存空间中控制信息部分的高效管理，从而在保证软件功能和性能的前提下，将控制信息对缓存空间使用降低到最小，保证了用户数据对于缓存空间的使用。MML的示意图如下：MML的原理是利用部分磁盘空间实现了对缓存中控制信息的虚拟内存管理，这就消除了缓存空间容量有限带来的对软件功能的限制，同时对软件的性能完

24、全没有影响。MML可以改善以下软件的功能和性能：SahdowImage、Copy-on-Write、TrueCopy、TrueCopy Extended Distance、Volume Migrator、Quick Format，具体说明如下表：软件功能增强优势SI差异数据的颗粒度从1MB减小到64K改善了Split和Resync性能一致性组数量从256增长到1024增强了软件的功能CoWData Pool被DP-Pool取代大大简化管理配置操作源卷的副本数量从32增加到1024增强了软件的功能一致性组数量从256增长到1024增强了软件的功能V-VOL可以无需分配LU号大大简化管理配置操作最

25、大PAIR数量增大到100000源卷的总容量不再受限 TC差异数据的颗粒度从1MB减小到64K改善了Split和Resync性能TCEData Pool被DP-Pool取代大大简化管理配置操作源卷的数量从1024增加到2046，同时每个源卷的空间增大源卷的总容量不再受限MVM差异数据的颗粒度从1MB减小到64K改善了Split和Resync性能2.5 面向服务优化的系统HDS HUS系列产品与VSP系列产品一样，都是遵循HDS先进的SOSS战略设计的，都具备能够保证应用系统QoS的缓存分区功能。Cache Partition Manager高速缓存分区功能Cache Partition Man

26、ager（高速缓存分区功能）是AMS和WMS存储系统产品线的一个关键改变，可确保应用的服务质量。其它任何模块化产品都没有能力在这一级别管理高速缓存。Cache Partition Manager通过以下机制发挥作用：分区技术的使用 将Cache分为最多32个分区。每个分区的资源访问独立进行，不会互相串扰。 根据应用的I/O特性不同，可以用多种不同的方法优化每个分区的分段大小。分段尺寸可设置为4kB,8KB,16KB,64KB,256KB,512KB等等。可调的分段尺寸将大大提高缓存访问的命中率。对于4KB的I/O数据， 8KB的分区将比16KB的分区大大提高访问命中率 根据应用的可靠性要求不同

27、，对Cache的使用率要求不同，对可将每个分区的缓存设为镜像模式、无镜像模式 每个分区对应的磁盘LU可选择不同的条带大小，尺寸可由16KB,64KB,64KB一直增长到128KB，最终实现分区缓存数据写入磁盘的优化操作可调磁盘条带大小Striping Size综上所述，分区技术为模块化存储设备提供存储虚拟化的高级能力，最终为应用系统提供全方位的存储服务质量支持。2.6 高安全性247运行保障与HDS VSP系列相似，HDS HUS 100也采用了全冗余结构设计，保证业务的连续性。与HDS USP V一样HDS HUS 100也支持I/O通道故障切换软件HDLM或其它软件如：HP PV-Link

28、，Veritas VxVM，IBM MPXIO等。采用虚拟端口技术简化了主机连接，保障了系统的安全性在没有主机存储域技术的时候，异构主机平台实施数据集中时，用户需要为存储端口的配置花费很多精力；这因为不同的主机与存储系统间的SCSI指令是有区别、互相排斥的，这样在一个混合的环境中有些主机平台是不能够与其他平台共享一个物理连接；即使是使用交换机的分区管理也会造成系统的严重隐患。HDS公司提出了HSD技术，就是在存储系统的物理端口上划分出不同的逻辑端口，每个逻辑端口可以设定独立的对应主机连接特性，保证SAN环境中能够在节约端口资源的情况下保证系统的安全。HSD（HOST STORAGE DOMAI

29、N）如下图：每个物理端口可以有128个主机存储域，每个逻辑端口都可以有自己独立的连接参数设定和LUN映射，每个逻辑端口可以有256个LUN映射。并且通过HDS公司的HSD技术可以在一个物理端口中有128个LUN 0，这种技术是HDS独有的；在有些SAN技术中，实现一些功能LUN 0 是必须的，例如SAN BOOT等。通过HSD技术还可以方便用户在SAN环境中的Performance On-Demand系统实施；通过划分逻辑端口，可以方便的将异构服务器同时连接到一个物理端口上，这样可以将对系统要求不高的服务器共享连接到一个物理端口。主机存储域与逻辑端口主动的全局热备技术保障数据安全RAID 6、

30、RAID 5和RAID 0+1等具有冗余数据保存的RAID技术能够保证在RAID组中有1个磁盘损坏的情况下数据不丢失，但为了保证数据安全通常阵列系统厂商都支持动态备盘技术。使用动态备盘技术在RAID组中有1个磁盘损坏的情况下可以对系统性能影响比较小的情况下恢复损坏磁盘上的数据。动态备盘技术如上图，在某个时刻一个RAID组中的一个磁盘发生错误的数量超过系统定义的错误日志指标后，HDS HUS系统微码会自动启动动态备盘将有错误的磁盘上的数据复制到全局动态备盘上，在这个过程中不需要通过其它磁盘上的数据进行XOR计算。因此整个RAID 5磁盘组的性能影响降低到最低。在完成动态备盘复制后进行错误磁盘更换

31、时，数据将从动态备盘上拷贝回更换的磁盘上也同样不用进行XOR计算。当错误磁盘不能够进行读写操作时，HDS HUS的系统微码不能进行动态备盘操作，此时系统会通过Correction Copy的方法进行数据恢复，如下图Correction Copy操作可以看到，虽然在进行Correction Copy时服务器依然可以进行正常大I/O操作，但是由于RAID 5组中的所有磁盘都要参与XOR计算因此性能会非常差。HDS公司深刻意识到数据对用户的重要性，因此在微码中对磁盘错误监测有非常严格的要求，在磁盘只有非常微小的错误时就会启动动态备盘；因此HDS公司对磁盘的品质要求也是非常苛刻的。通过HDS HUS系列的图形化管理软件可以看到系统在出厂时定义的磁盘错误检测的Threshold并且可以实时报告任何一个磁盘的错误计数，通过Threshold定义，当磁盘可恢复错误或不可恢