HPPAR存储解决方案v.docx
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HPPAR存储解决方案v
贵单位HP-3PAR存储解决方案
贵单位1
第1章．前言3
第2章．简介3
2.1用户现状3
2.2用户需求4
第3章．需求分析4
3.1容量分析4
3.2性能分析5
3.3维护分析6
3.3.1存储部署6
3.3.2存储配置调整7
3.3.3存储扩容8
3.3.4性能优化9
3.4高可用性需求10
3.5容灾需求11
第4章．解决方案11
4.1方案概述11
4.2方案配置12
4.3方案基本优势13
4.3.1全网状控制器集群架构13
4.3.2独特的双分类处理单元13
4.3.3全新的磁盘划分方式14
4.3.4高性能存储系统15
4.3.4存储的高可用性16
4.3.5业务连续性16
4.3.6存储数据精简17
4.3.7动态的存储优化18
4.3.8数据分层以及热点数据迁移19
4.3.9虚拟资源调配20
智能的管理界面22
4.4VMware环境解决方案22
4.4.1提高VMwarevSphere投资回报22
4.4.2提高虚拟化环境的整合力度23
4.4.3简化虚拟化环境的管理25
4.5Oracle环境解决方案27
4.5.1Oracle环境面临的挑战27
4.5.2HP-3PARThin与OracleASM环境的完美结合27
4.5.3Oracle环境的更高磁盘利用率30
4.5.3智能和主动的分层存储技术32
4.5.5总结33
第1章．前言
承蒙贵单位对HP-3PAR的信任和厚爱，提供我们参与其系统建设的机会，我们不胜感激及深表荣幸。
HP-3PAR公司将本着诚挚、科学的态度，充分考虑贵方的需求，利用我们国际领先的科技和丰富的设计、项目经验，为贵方提供最佳的专业服务，以及高性价比的系统设计方案。
HP=3PAR存储技术的目标是成为中国信息化业务服务的领导者，帮助中国的企业和政府部门制定他们的业务信息化的战略，并且通过HP-3PAR技术的设计、建造、开发和实施来实现他们的战略。
在本方案建议书中推荐的系统解决方案，充分考虑了系统的实用性、高可用性、安全性、可管理性以及灵活扩展能力。
我们希望通过本文能够同贵单位的各位专家、领导共同分享这些成功的经验
第2章．简介
2.1用户现状
贵单位信息中心存储系统拓扑结构见下图所示：
2.2用户需求
●由于业务系统增长迅速，现有存储设备的物理性能和容量配置已经不能满足发展要求，需要新购一台存储设备全面接管现有存储设备的性能和容量，并能为未来的发展提供充足的扩展空间。
●新存储设备需能够解决现有存储设备在实际维护和使用的过程中遇到的如下困难：
♦存储扩容步骤复杂，费时费力，整个扩容过程很难保证数据完整性
♦存储扩容后容易导致应用系统的IO性能下降
♦存储配置调整复杂，特别是对于RAID组或LUN的配置进行调整
♦无法对存储的热点数据进行自动监控和优化
♦当磁盘出现损坏时，存储设备的全局热备盘重建时间长，重建时影响系统性能
●新存储设备需要为未来的信息中心容灾建设提供安全、高效、经济的硬件平台支持。
第3章．需求分析
3.1容量分析
从原有存储设备的配置可以看出，之前配置的磁盘大部分采用了高性能磁盘，这样配置主要是出于对性能的考虑,未来仍建议使用高性能磁盘，对于不常访问的数据或备份，可配合使用7.2K大容量磁盘。
同时，根据数据生命周期理论我们可以得知：
处于活动状态的数据（经常被访问的数据）需要高性能，但这部分数据占总数据容量的比例较小；而处于非活动状态的数据（不经常被访问的数据）无需高性能，但这部分数据占总数据容量的绝大部分。
通过数据生命周期理论我们就可以对数据进行分层处理：
将活动数据存放在高性能低容量磁盘上，将非活动数据放在高容量低性能磁盘上。
通过高性能低容量磁盘和高容量低性能容量的合理搭配，即可以保证存储系统对外输出的高性能，同时又可大大降低存储设备的总体采购成本。
3.2性能分析
针对于数据库环境的示例，请按照需求修改
用户现有存储设备的使用主要集中在数据库应用，读写类型均为随机读写，所以存储设备的性能评估应该以IOPS值为主要评估依据而非存储设备的带宽值。
此外，存储设备的性能评估应该采用实际与理论相结合的方式进行，即国际公认的第三方测试数据（如SPC-1）和理论性能计算公式相结合的方式进行。
虽然各品牌存储设备设计理念不同，但存储设备的基本结构和使用的存储介质基本相同。
存储设备一般可分为以下三大部分：
●前端（接口）
●存储控制器
●后端（存储介质）
对于一个读操作，存储设备需要从数据所在的后端磁盘驱动器中将数据读至存储控制器中，再通过存储前端端口返回给应用系统；对于一个写操作，应用系统将数据通过存储前端端口传递到存储控制器中，最终写入到后端磁盘驱动器。
从读写操作的具体流程我们会发现：
存储系统的读写性能直接依赖于存储后端的性能。
存储后端的性能即安装在存储设备上的所有磁盘驱动器的性能总和，主要由磁盘驱动器的类型和数量所决定，如下公式所示：
存储后端性能=∑磁盘驱动器性能*该类型磁盘驱动器数量
众所周知，存储设备的磁盘驱动器一般都由第三方驱动器生产厂商提供，所以同类型的磁盘驱动器的性能在不同品牌的存储设备上应该是一致的，也就是说存储设备的后端性能对于不同品牌的设备有相同的评估标准。
综合以上分析：
存储设备的性能直接依赖于存储设备的后端性能，且存储后端性能的评估标准对于不同品牌的设备是统一的。
应此，存储设备的后端性能计算公式可以作为评估存储性能的理论依据，如下公式所示：
存储性能=∑磁盘驱动器性能*该类型磁盘驱动器数量
常见磁盘驱动器的IOPS如下表所示：
SATA7.2K
80
SAS10K
120
SAS15K
180
SSD
2300
3.3维护分析
3.3.1存储部署
存储设备常见部署步骤如下：
1.预估各应用系统今后几年需要的性能和容量
2.根据预估数据计算和设计存储部署方案，包括各应用系统需要的RAID类型和容量
3.划分RAID类型
4.划分LUN空间
5.指定LUN所在的控制器分布
6.挂载LUN至服务器
7.服务器卷管理
通过上述步骤我们会发现一个严重的问题：
整个存储部署方案的制定是基于对未来几年的预估值。
对于未来的预估，时间跨度越短则越准确，如果存储设备的部署方案建立在未来几年预估的基础上，则很容易导致如下问题：
●对容量和性能的投资过剩，造成资源浪费
●存储部署时间的大大增加，增加维护成本
●存储配置的频繁调整，占用极大的维护成本
当然，对未来的预估是无法避免的，因此就要求存储设备能够提供安全、灵活、智能的部署方式，使用户能方便的对存储进行部署和调整，这样可以大大的缩短预估的时间。
缩短预估时间就意味着准确度的提高，意味着部署时间的缩短，也意味着包括购置成本和维护成本在内的总体成本的大幅削减。
3.3.2存储配置调整
存储设备的配置调整包括对RAID类型的调整以及RAID组所在磁盘进行调整等，常见的步骤如下：
1.预估需要的性能和容量
2.根据预估数据计算和设计存储部署方案
3.备份涉及的应用系统数据
4.涉及的所有应用系统停机
5.删除原有RAID组配置
6.重新划分RAID组
7.重新划分LUN
8.指定LUN所在的控制器分布
9.挂载LUN至服务器
10.服务器卷管理
11.恢复原有数据
可以看出对存储配置的调整需要大量步骤，涉及大量的人工操作，稍有不慎就会导致多个应用系统的数据丢失。
同时由于整个调整方案也是建立在预估的基础上，所有很难保证调整后的实际效果。
因此就要求存储设备能够提供安全、灵活、智能的配置调整方式，协助用户方便的对存储配置进行调整，这样就能节约大量的维护成本，且能够保证配置调整后的实际效果达到预期。
3.3.3存储扩容
存储扩容常见步骤如下：
1.设计扩容部署方式
2.为新增磁盘划分RAID组
3.划分LUN空间
4.将新增LUN与原有数据所在LUN进行合并
5.应用系统停机
6.服务器进行卷扩展
同存储配置调整相同，存储扩容的整个调整过程涉及大量人工操作，容易导致扩容过程中的数据丢失会损坏。
同时，根据数据生命周期理论，整个业务系统经常访问的数据（活动数据）会随着时间的推移慢慢移动至扩容的空间。
如果扩容使用的磁盘数量或类型与原有数据所在的LUN不同，很容易导致业务系统性能的极大下降。
如果要避免此类问题，就需要在存储扩容的时候对现有数据进行重新的条带化分布，就会涉及对存储配置进行调整，需要占用更大量的维护成本且无法保证最终的实施效果。
因此就要求存储设备能够提供安全、灵活、智能的容量调整方式，且保证在扩容的同时完成现有数据的重新条带化分布。
3.3.4性能优化
存储系统的优化常见的是对存储系统的配置进行优化，包括RAID类型的调整；将数据重新条带话到更多的磁盘上等，这种优化方式工作量大且收效甚微。
目前对存储系统的优化已经集中在根据数据生命周期原理，通过对数据的合理分层，使存储达到性能和容量的最优化配置。
根据数据生命周期原理，我们可以把数据分为热点数据（访问频率极高的数据，如数据库某些索引块），活动数据（经常访问的数据，如最近一年的数据）和非活动数据（不经常访问的数据，如几年前的历史数据）。
根据不同数据对性能和容量的不同需求，将数据存放在不同类型的磁盘上，如将热点数据存放在SSD固态硬盘上；将活动数据存放在SAS磁盘上；将非活动数据存放在SATA磁盘上，可以极大的提高存储系统的对外IO性能。
实现以上方式的性能优化方式需要两个基本条件：
●对数据访问频率的自动监控
●对数据块的自动迁移
因此就要求存储设备能够智能的监控数据块的访问情况，并根据数据访问频率的不同，自动的将数据存放在合适的磁盘类型上，以此实现存储性能的智能优化。
3.4高可用性需求
存储系统在整体架构设计上均采用了全冗余方式的设计，不会出现硬件部件的单点故障。
在数据存放方式上，通过RAID技术可以防止磁盘驱动器出现损坏时的数据丢失问题，并通过存储系统全局热备盘的方式保证RAID的正常工作。
全局热备盘在进行RAID数据重建的时候会采用多对一的方式进行重建，也就是说需要从原有RAID组的其他未损坏的磁盘中读取数据后，根据RAID算法对损坏磁盘的数据进行还原后，再写入全局热备盘中，见下图所示
这种方式的问题在于：
整个热备盘的重建过程缓慢，且重建过程中会极大的降低存储设备的性能，导致应用系统响应时间极大的增加。
对于普通用户来说，一个需要极长时间响应的应用系统和一个不能使用的应用系统没有任何区别。
这就要求存储设备能够提供快速的全局热备盘重建机制，且整个重建过程不会对存储系统造成严重的性能资源占用，保证整个应用系统的高可用性。
3.5容灾需求
由于用户需要新购的存储能够为以后的信息中心容灾建设提供硬件平台，这就需要存储设备能够提供存储间的同步复制和远程异步复制技术，确保容灾数据的完整性。
第4章．解决方案
4.1方案概述
针对客户的应用现状，构建独立于主机及操作系统环境的、为多台服务器服务的集中管理的存储系统。
方案总体架构设计如下示意图所示：
数据处理层，主要包括数据库处理服务器主机、应用服务器、文件共享设备、备份及管理处理主机等。
按照功能考虑建立各种业务服务器集群，这些服务器可以按分布式架构，保证应用系统的扩展性。
各业务服务器数据集中存储到存储设备层的存储设备中，为各个业务服务器分配专署的数据空间，共享存储设备，实现透明的数据访问。
客户业务系统所需的非结构化数据，可以统一存储到文件共享设备中，由文件共享设备来集中管理和控制文件的读写，并将数据通过网络交换层存储到核心存储设备中。
网络交换层，采用SAN交换机构成冗余和负载均衡的存储网络，由它来连接数据库/应用服务器到存储设备的数据访问，实现数据处理层和存储设备层的透明访问，同时数据处理层和存储设备层的设备，在统一SAN结构下，可以透明的横向扩展。
数据存储层，建议采用集中存储的先进理念，配置为统一的核心存储系统，统一管理业务数据、保证数据的集中，同时为未来系统建设打下基础。
各种类型数据集中存储在磁盘阵列中，将数据库存储空间和文件存储空间分配独立的存储分区，确保两类不同特点的数据互不争用存储资源，特别是存储缓存资源不会发生争用。
对于定时备份的需求，可以考虑通过备份软件定时备份到备份设备中实现。
4.2方案配置
型号可选项
磁盘/磁盘槽位配置
基本配置
ModelA
16×300GB15000转高性能硬盘
实配24个磁盘槽位
✓24GB高速缓存
✓4个FC主机接口
✓2个FCIP灾备复制接口
✓高级管理和全容量精简配置软件
✓集成精简功能的专业ASIC芯片
✓原厂安装、支持第三方标准机柜
✓3年7*24*4原厂保修
ModelB
48×900GB10000转高性能硬盘
ModelC
16×300GB15000转高性能硬盘
16×3TB7200转大容量硬盘
●最大可扩展240块磁盘
●支持RAID0,RAID1,Fast-Raid5,Fast-Raid6
●支持SSD、SAS磁盘在同一扩展笼内混合使用
●可与原厂商最高端磁盘阵列实现存储级灾备
4.3方案基本优势
4.3.1全网状控制器集群架构
3PARStoreServ存储服务器采用3PARInSpire?
架构，通过一个高带宽、低延迟特性的背板，将经济高效、模块化、可升级的组件统一成一个具有高可用性的、可自动均衡负载的集群。
其独特的架构使得单台性能大大超越传统的存储。
4.3.2独特的双分类处理单元
内嵌ThinBuiltIn?
的3PARGen3ASIC技术使StoreServ可以支持混合工作负载，从而减轻性能负担，降低了传统阵列的成本。
使用StoreServ，交易数据处理和吞吐量密集型工作负载再也不必争用相同的存储资源。
它是通过使用3PARGen3ASIC和相关的数据缓存，在每个控制器节点内并行迁移数据；同时，使用IntelCPU和相关的控制缓存来处理元数据而实现的。
其具体工作原理如下：
当不同类型的数据同时进入存储控制节点时，不同的控制器和缓存处理不同的工作负载，控制处理器处理不同数据的控制信息，迅速计算出其存放规则和地点，而ASIC芯片负责数据的实际搬运工作。
两种不同架构的处理器高效的完成各自的任务，并发工作，大大提高了存储处理不同数据类型的效率。
4.3.3全新的磁盘划分方式
3PAR在后端磁盘管理的方式与其他传统存储系统截然不同，传统存储设备只能按照单颗物理磁盘进行管理，而3PAR会将单颗物理磁盘划分为基础单元的存储小块。
根据磁盘的不同类型，可以将存储小块统一放入不同的资源池进行统一管理，所有的逻辑卷是由存储资源池中的数个存储小块组成。
通过这种方式可以使逻辑卷的存储空间管理更灵活，扩容更方便简单，此外还能使逻辑卷的存储空间均匀分布在存储后端的各块磁盘上，极大的提升性能，提高整个存储的性能利用率。
通过3PAR特有的磁盘管理方式，对逻辑卷的扩容操作变得异常方便，如下图所示：
4.3.4高性能存储系统
3PAR存储系统有着同等级别中最高的SPC-1实际测试性能，见下图所示：
3PAR的高性能主要源自以下几个方面：
●全网状的控制器设计，多控制器可以同时对单个逻辑卷进行读写操作，提高了存储系统的并发读写能力
●双分类处理器设计，将存储控制流和传输流的分类，提高了IO的处理和响应能力
●存储小块的管理方式，使单个逻辑卷的存储空间均匀的分布在后端所有磁盘驱动器上，充分的发挥了存储后端的性能
●自动分层存储和热点数据迁移，通过智能化监控和调优提升了存储的性能
4.3.4存储的高可用性
3PAR独特的可扩展架构下，多节点为客户提供了更高的冗余度，一个甚至多个节点的故障不会对系统的连续性甚至是性能造成影响（采用持续缓存技术情况下）。
如下图所示，四个节点的部署情况下，当一个存储节点意外停机时，不会进行缓存停用，而将缓存中的数据重新在另外三个节点上进行重新部署，以保证读写性能不受影响。
同时3PAR独特的存储架构可以提供用户不同的存储高可用隔离级别，通过设置不同隔离级别，可以允许同一个磁盘组或者同一个磁盘柜的磁盘损失的情况下，系统数据不丢失，如下图所示：
此外，由于采用了256MB的存储小块作为基本能单位，所以当物理磁盘发生故障时，热备盘的重建是以存储小块为基础进行的，所以重建工作可以分布在不同的物理磁盘上，进行多对多的重建，大大缩短了恢复的时间，如下图所示：
4.3.5业务连续性
传统的存储只能为一个存储卷创建8个或者更少的快照，其快照往往也需要预留一定的空间，所以传统的快照技术不能满足对于一天内多个时间点的状态保存，同时也会消耗额外不必要的空间。
3PAR存储可以提供一个逻辑卷多达500个的快照，同时不需要预留空间，做到真正的按需分配，大大节省了存储的空间。
提高了存储的利用率。
对于一些需要查询的业务，往往可以定时的采用快照技术，将快照卷挂载给查询主机来使用，提高了应用的灵活性。
对于未来可扩展的容灾架构，3PAR由于采用同一的存储平台，可以实现精简配置的双节点架构和多节点架构之间的无缝容灾，同时也是业界少数的支持三点容灾的厂家。
客户无须为无法对传统的中端和高端存储容灾而烦恼。
如下图：
不同的存储平台之间可以进行无缝的三点容灾，主存储A和距离较近的存储B进行同步复制，和较远的存储实C行异步复制，当主存储A和异步复制的存储C间的链路中断时，B存储自动和远端存储发起同步，达到容灾的持续性。
4.3.6存储数据精简
3PAR的数据精简转换功能使客户就能够快捷、轻松地将精简配置应用于原有存储“臃肿”的容量卷。
在传统存储阵列中，通常“使用的”已分配容量平均仅为所有已分配容量的25%，从而造成了基础设施、能耗以及相关支出的巨额浪费。
3PAR的存储架构中配备的3PARGen4ASIC，具有内置“由繁到简”的功能（融入到存储阵列硬件内）。
该技术不仅无需逐个TB的进行更换，还能消除70-80%的原有容量需求，从而降低与能耗、散热以及存放存储设备相关的预先资本成本以及持续的运营成本。
此外，这一功能甚至无需专门的主机软件或专业服务。
写入和删除大量的数据会让存储卷出现闲置空间，即使是大量的小规模的数据写入和删除，也会降低存储卷的效率。
实际上，这种数据的逻辑删除并没有释放以前使用的空间，反而会逐渐导致更多隐性的资源浪费。
3PAR的持续精简功能可确保3PARStoreServ存储服务器阵列上的精简容量卷在长时间内处于精简和高效状态，从而增强了3PAR虚拟资源调配和3PAR精简转换的效益。
利用3PARStoreServ独有的ThinBuiltIn?
硬件功能，3PAR虚拟资源调配功能可以对StoreServ卷进行持续地联线（线速）“精简”，同时保持原有的服务水平，且不中断生产工作负载。
4.3.7动态的存储优化
3PAR动态优化软件的敏捷性优势，使用户能够灵活、准确地按需将应用系统与数据的服务质量水平保持一致。
仅需点击一次鼠标即可在不同服务水平间简单且无中断地进行转换。
如客户为了提升数据安全性或者提高性能之需要一个命令就可以无中断的改变逻辑卷LUN的RAID类型或所处的驱动器类型。
管理员可以按需将合适的存储资源适时应用于合适的卷，无需规划安排，且不会影响应用性能，以满足峰值使用和手动迁移数据的需求，从而降低存储资源成本，可帮助用户降低成本并缩短与服务水平质量管理相关的存储管理时间。
此外，通过存储动态优化技术，可以使扩容后的逻辑卷的存储空间智能、均匀的分布在各后端存储驱动器上，使存储设备各部件的负载更均匀。
4.3.8数据分层以及热点数据迁移
通过3PAR的自适应存储优化技术，可以智能、自动的根据主机的需求将热点数据调整到SSD固态硬盘；将活动数据调整到SAS磁盘上；将不活跃的数据存放在SATA磁盘上。
通过这种方式实现了存储设备的智能分层存储，使存储空间需求和性能需求都达到很好的满足。
同时自适应存储优化功能无须通过人工方式进行监控和执行迁移，只需要由系统自动感知前端应用的需求按需分配即可，大大减少了维护成本。
4.3.9虚拟资源调配
3PAR虚拟资源调配技术是一项绿色存储技术，可为用户大幅度节省不必要的存储开销，简化系统管理工作。
它可以使得用户先为应用提供虚拟容量，一次给前端应用配置最大虚拟空间，但真正物理容量购买是根据实际应用写入的数据而定。
3PAR的虚拟资源调配技术与其他同类技术相比，做到真正的不需预留空间、按需分配，并且在存储池中根据需要，以微增量配置容量，无需大块数据单元的预分配，从而帮助用户高效的配置存储空间，杜绝浪费。
此外通过虚拟资源调配技术，可以为应用系统分配最大的虚拟容量，能有效的减少了应用系统扩容的次数。
3PAR的虚拟资源调配技术能够与Oracle数据库ASM特性很好的配合使用。
通过为Oracle数据库提供可以按照实际写入自由分配空间的虚拟逻辑卷，充分结合OracleASM的特性，保证了数据库存储空间管理的简便和一致，如下图所示：
通过Oracle公司的实际测试，3PAR存储设备的虚拟资源调配功能可以提供与普通存储卷基本相同的性能，如下图所示：
智能的管理界面
3PAR为客户提供友好的管理界面，无论是命令行还是图形界面都可以迅速简便对存储进行管理。
由于其易用性，传统存储的部署往往需要2天的时间，而3PAR公用智能存储从硬件部署到可供主机使用往往只需要半天的时间。
通过易用的管理界面可以同时对多台存储进行统一管理，大大简化了存储的管理难度，无须为了管理存储而花费大量的人力物力进行复杂的培训即可轻松管理，大大降低了运维成本。
4.4VMware环境解决方案
服务器虚拟化可以节省成本、提高效率和改善服务级别，这不仅改变了数据中心，还改变了虚拟化所助力的企业业务运营。
作为领先的虚拟化平台，VMwarevSphere?
能够将数据中心转变为大大简化的云基础设施，以推动灵活可靠的新一代IT服务。
但是，这些变革的结果取决于高度灵活和高效的存储基础设施。
遗憾的是，传统的企业级存储都未能跟上服务器虚拟化的需求。
随之导致的就是，以传统的存储设备来扩展VMwarevSphere的成本过高，从而削弱了服务器虚拟化所带来的核心效益。
4.4.1提高VMwarevSphere投资回报
如果将VMwarevSphere与旨在解决服务器虚拟化难题的新一代存储平台结合起来，将能够实现什么。
毋庸置疑。
作为高度虚拟化的存储，3PAR?
公用存储超越了服务器虚拟化对存储基础设施的要求，从根本上提高了VMwarevSphere的效益。
3PAR公用存储将高度虚拟化和动态分层的3PARStoreServ存储服务器与3PARInForm?
软件先进的内部虚拟化功能结合起来，以提高管理效率、系统利用率和存储性能。
如果与VMware的服务器虚拟化共同部署，3PAR公用存储可以使用户提高整合的性能、简化管理，并最大程度地节省成本，从而提高VMwarevSphere的投资回报率。
4.4.2提高虚拟化环境的整合力度
扩展虚拟服务器环境，以在大环境中实现更高级别的整合和成本节省，这是一项提高性能和可靠性的功能。
由于有无数的变量在起作用，这又往往是一项复杂的工作。
例如，将更多应用整合到一个单一服务器增加了对服务器内存利用率和性能的需求。
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