PMC定義未來的存儲系統(tǒng)設計
阿明 發(fā)表于：13年07月12日 15:24 [原創(chuàng)] DOIT.com.cn
DOSTOR存儲在線 原創(chuàng)報道：近幾年來，PMC正在轉型成為一個存儲公司，目前公司在企業(yè)級存儲領域的收益已經超過65%，產品和方案涉及存儲控制器、SAS和PCIe領域。隨著云計算和大數據給現有的企業(yè)存儲架構帶來了極大挑戰(zhàn)，PMC如何通過創(chuàng)新的方式應對這三個領域的多變需求?如何定義未來的存儲系統(tǒng)設計?
PMC應數據而變
PMC總裁兼CEO Greg Lang以中國互聯(lián)網行業(yè)每分鐘發(fā)生的事為例， 顯示了數據的訪問上傳和下載增長非常驚人。而云計算的時代，移動互聯(lián)網帶來的數以百萬計的應用和數十億計的用戶，也驅動著數據的增長。 根據IDC的預測， 到2020年數據存儲量將達到40ZB。
在這個數字化空間里，大數據意味著不僅僅是數據量的龐大，同時數據種類也多元化，數據的存取速度也要求更高。而PMC非常看重這三個方面， 并且都進行投資以推出創(chuàng)新的方案來應對這些挑戰(zhàn)。
PMC公司企業(yè)存儲產品事業(yè)部數據中心戰(zhàn)略發(fā)展總監(jiān)Dave Berry表示，PMC數據中心存儲解決方案，全方位覆蓋虛擬化及大數據應用。包括了高密度機架層級RAID、高密度服務器層級RAID、HBA板卡、極高的密度及持久性閃存控制器PCIe和SAS、在線加密與集成的密碼管理以及6-68端口、6G&12G的擴展器。
事實上，來自全球領軍的存儲OEM解決方案均采用了PMC芯片，如EMC、HP、IBM、Dell、華為、NetApp等。 以SAS端口連接領域為例，過去六年間，PMC 公司在SAS 系統(tǒng)端口的市場份額從0%攀升到超過50%，在市場處于領先地位。
如何應對SAAS、PAAS、IAAS不同的挑戰(zhàn)
傳統(tǒng)IT硬件架構是基于縱向集成的三層架構，包括第一層網絡服務器、第二層應用服務器、第三層數據庫服務器。這樣的垂直應用架構是專門針對應用的硬件設計，在實際應用中會出現昂貴過渡供給，而且這樣的架構因為采用單獨的管理實踐與組織以及關閉的供應商界面，既不靈活，也無法編程。
然而，隨著虛擬化和大數據這樣的全新應用負載不斷涌現，徹底顛覆了數據中心的傳統(tǒng)硬件架構。服務器虛擬化帶動了不同的物理層功能全部集中到服務器之中的虛擬層，這個虛擬層成為了與硬件基礎設施接口的新的邊界，使得用戶可以充分提高靈活性與自動化程度，以降低運營成本;而在大數據的應用中， 如果將龐大的數據分散到一個具有高擴展性的集群中的多個節(jié)點上， 就能夠對其進行高效的處理，為用戶實現在大數據環(huán)境下一個應用對應多個服務器的全新數據處理和存儲方案。
在云計算環(huán)境下，PMC一直在探索數據中心內部的硬件架構。如果要運行虛擬機或大數據這兩種應用負載，就需要實現一個非常扁平、速度極快而延遲極低的交換矩陣。 對于機架而言，其主要的存儲服務器需要能夠實現高架構密度、高性能、節(jié)省功耗和空間、負載優(yōu)化、低延時、易用的管理及軟件控制等。
隨著容量和硬盤之間的鴻溝日益加深，PMC新的解決之道是閃存技術。采用PCIe SSD 相比于傳統(tǒng)硬盤，不僅在IO性能上有近2000倍的提高，還可極大降低延遲，與此同時相應地提升帶寬。這是因為采用PCIe總線來連接SSD縮短了到CPU的距離，與SAS總線相比，省去了與SAS相關的協(xié)議和操作系統(tǒng)的開銷。PMC認為這項技術非常靈活且利弊均衡， 可在整個數據中心中保持低水平的延遲，從而實現擴展。 這也是PMC投資購買IDT公司的PCIe技術的主要原因， 旨在幫助客戶在可擴展的環(huán)境中管理好存儲設施。
Dave表示在軟件即服務SAAS、平臺即服務PAAS和基礎設施即服務IAAS的數據中心中， PMC的技術和產品都得到了部署和應用。以大規(guī)模社交類媒體SAAS客戶為例，高密度TB容量的服務器運行Hadoop和數據節(jié)點的應用，其所需的是在計算能力與存儲能力之間的復雜平衡。過去的辦法是采用8 端口卡，再用SAS 擴展器對其進行擴展， 這為節(jié)點帶來了能耗、成本和延遲等問題。而PMC則是設計了7系列24端口的陣列卡，直接連接24個硬盤，而不需要擴展器， 極大降低能耗及成本，在客戶中贏得廣泛認可。
另外，以全球最大的 IaaS 供應商為例， 其采用的硬件架構是混合的存儲池。在此應用中，虛擬層帶來了大量的性能消耗及延遲，需要將不論是進行讀還是寫操作的熱數據緩存到SSD池中，而將冷數據送出到采用慢速旋轉介質的存儲設備上。作為閃存控制技術的領先廠商， PMC的目標在于讓用戶以更少的SSD獲得更優(yōu)的性能、更低的延遲， 而且PMC也一直致力于降低該技術的成本。PMC的7Q系列陣列卡和閃存控制器可實現加快IOPS和降低延遲的目的，其中采用的maxCache軟件，對于冷熱數據的讀寫優(yōu)化，起到了非常重要的作用。
目前市面上基于PCIe的閃存控制器，有幾種不同架構，多數是早期采用的FPGA方式。PMC提供的是延展性很強的ASIC技術，這將策動主流市場。作為PCIe NVM市場領導者，PMC至少比其他同類方案領先一年。
最后，針對采用Open Stack的存儲即服務這一類型數據中心，PMC也開發(fā)了一款擴展性極佳的產品，可以在SSD環(huán)境中提供8個內部連接的端口 以及16個外部連接的端口與一系列JBOD 相連， 可切實提高成本、能耗方面的效率。此外，PMC也為Openstack等應用提供了可編程API及CLI接口，來自動控制設備底層功能，用于實現針對負載的優(yōu)化及負載的管理。
獨有的優(yōu)化特性
當前軟件定義存儲的趨勢下，PMC智能存儲控制器使得SDS 及負載優(yōu)化成為可能。PMC支持軟件定義RAID，強調靈活性、可調節(jié)及可編程性， 可針對Oracle或SQL服務器進行優(yōu)化此外，PMC還針對超大規(guī)模數據中心中常見的面向多樣化應用的處理，創(chuàng)新設計了”Big Block Bypass”模式，使大數據塊的寫入繞過高速緩存，而直接寫入存儲，給它更高的優(yōu)先級，而讓較小的數據塊充分利用控制器內部的高速緩存技術。
總而言之，PMC公司的存儲產品和方案在超大規(guī)模數據中心中具有明顯的優(yōu)勢，可滿足超大規(guī)模存儲的最佳實踐五大需要。一是全方位基礎架構的高效來滿足任意尺寸的需要;二是部署CompuStore's來實現大數據所需功能;三是本機連接實現低延遲、低功耗、低成本;四是充分利用業(yè)界在性能方面取得的最新成就來提高IOPS和機架數;五是采用軟件定義的存儲控制器，根據負載來優(yōu)化應用。
FDIO系統(tǒng)架構的“畫龍點睛”
作為服務器存儲行業(yè)的技術領導者，PMC公司研發(fā)副總裁廖恒博也分享了PMC對未來技術發(fā)展方向的思考。
近年來， 針對數據中心的應用挑戰(zhàn)，出現了以下幾方面的技術創(chuàng)新:一是分離I/O構架(Disaggregated IO，DIO)，將CPU、網絡、存儲，甚至內存資源物理上分離成獨立的單元，每種資源的數量和技術可獨立配置、升級和維護，總體系統(tǒng)資源的配比可靈活設定和進一步調整;二是軟件定義的數據中心(Software Defined Data Center，SDDC)， SDDC是VM、SDN和SDS的統(tǒng)一，通過云操作系統(tǒng)對整個云的CPU、網絡、存儲資源統(tǒng)一指揮調派和彼此綁定，來建立一個虛擬化的數據中心基礎設施，從而快速地適配動態(tài)變化的業(yè)務要求，實現對全局資源池統(tǒng)一調度;三是基于交互矩陣的分離I/O的機群構架，結合了DIO和SDDC的概念，并在硬件構架上加以全局優(yōu)化。
其中，特別值得一提的就是DIO架構。 傳統(tǒng)集成I/O構架針對每個服務器節(jié)點都是一個具有電源、CPU、DRAM、存儲、網卡等部件的完整獨立系統(tǒng)。而DIO構架在機架或機群內部把電源、CPU、內存、存儲、網絡等不同類型的硬件資源分離成可獨立配置的部件。每種資源的數量可根據業(yè)務需要進行優(yōu)化配比和獨立升級維護。
廖博士表示， 隨著DIO成為業(yè)界趨勢和云平臺不斷涌現， PMC引入了FDIO這個概念——基于交換矩陣的分離IO架構(Fabric Based Disaggregated I/O，FDIO)， 以在硬件構架上專門針對這一新的體系。
FDIO主要功能包括三個方面，一是融合的交換矩陣，便于提供連接機群內各種硬件資源直接相互訪問所需的通訊通道，且交換矩陣要超過所有業(yè)務的帶寬總合，并滿足最低的延遲特性，還要支持各種業(yè)務的協(xié)議和CPU開銷并對其優(yōu)化;
二是vDAS虛擬的直接連接存儲，直接針對數據中心Scale-out模式中廣泛采用的DAS 存儲模型和成本，同時又得到SAN和NAS存儲模型的全局動態(tài)資源分配和綁定的好處，另外還提供高級的性能提升和數據保護的方案，實現企業(yè)及存儲系統(tǒng)的數據管理的功能;
三是SDN軟件定義網絡，充分利用新興的vSwitch技術來實現SDN的強大功能和靈活性，利用融合的交換矩陣實現超高帶寬低延遲，并對應用透明的機群內虛擬IP和Socket網路，實現高性能的網關與機群外的以太網或其它網絡實現互通和擴展。
而在這個架構中， PMC從硬件芯片級出發(fā)，提供驅動適配層、云操作系統(tǒng)的集成方案，并對Hadoop等應用平臺進行優(yōu)化。(阿明)
