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解密 FAS2240

NetApp 一直致力于设计可让您正确起步、力求简单和明智发展的存储系统。如果您阅读了 Tech OnTap® 中部分近期案例研究(包括本月的 Be the Match 案例研究上个月的 Broome-Tioga 的案例研究),就会明白管理员喜欢 NetApp® 存储的真正原因之一:能够以小型系统起步,然后根据需要稳步发展该系统,而无需从一个平台到另一个平台执行复杂的数据迁移。

增强这一能力是我们在开始设计新的入门级存储系统 FAS2240 时就着重考虑的问题。我们还希望能大幅增强新平台的可靠性、可用性、适用性和可管理性 (RASM) 功能,使其与 FAS3200FAS6200 系列的功能达到同等水平。

在本文中,我将介绍 FAS2240 的独特设计功能,其中包括:

  • 在 NetApp SAS 磁盘架内部集成控制器
  • I/O 和性能增强功能
  • 新的弹性和可用性功能

表 1) FAS2240 主要功能。

功能 收益
磁盘架转换 如果要扩展 FAS2240 功能,您可以将其转换成磁盘架,并添加新的存储控制器,而无需进行数据迁移。
高性能 I/O 选项 10GbE 和 8 Gb FC 有助于消除出现网络瓶颈的可能性。
性能提高 2–3 倍其性能可充分利用高性能 I/O 选项。
2U 和 4U 占用空间 以性能为导向的 2U 占用空间经过优化,可部署在最小的空间中。4U 占用空间针对容量进行优化。
增强的 RASM 功能 与 NetApp 中端和高端平台上使用的服务处理器 (SP) 管理系统相同。
与 FAS6200 系列相同的微架构 增强了整个产品系列的兼容性。

勿以善小而不为

通过推出 FAS2240,我们开始对产品提出更高的要求。自 2009 年起,NetApp 就致力于实现存储桥接坞 (SSB) 标准,它使得我们提供的 FAS2240 比以前构建的任何产品的外形规格更小巧紧凑。同时,这种新设计还简化了从 FAS2240 向其他平台升级的过程。

我们将 FAS2240 的控制器设计为 SBB 容器,可直接插入到与 SBB 兼容的 DS4243DS2246 磁盘架中。因此,您可以在与 2U 等高的小型单磁盘架空间中部署完整的高可用性存储系统。

灵活的配置
FAS2240-2 可以使用 DS2246 磁盘架的深度 19 英寸的 2U 机箱提供多达 24 个小型 SAS 磁盘驱动器。这使其成为极端环境的理想候选系统,然而,在空间有限或需要力求精简的环境中(例如没有专职 IT 员工的远程办公室),FAS2240-2 也不失为一个不错的选择。FAS2240-4 可以使用 DS4243 的 4U 机箱提供多达 24 个 SATA 磁盘驱动器。(SAS 磁盘在 FAS2240-4 的基础机箱中不受支持)。如果选择使用 SATA,FAS2240-4 则是更为注重容量的方案,能够在仅 4U 的机架空间中提供多达 72 TB。

无论您选择哪个型号,均可使用可满足您需求的任意磁盘架和磁盘介质技术额外配置多达 120 个外部磁盘(共计 144 个磁盘驱动器)。如果您一开始使用 SAS,以后可以添加 SATA(或混合使用这两种磁盘驱动器);反之亦然。光纤通道磁盘驱动器以及外部固态驱动器 (SSD) 也同样受支持。

图 1) FAS2240-2 背面图。显示的是高可用性配置。独立配置使用单个 PCM。

RAID 4 奇偶校验示例。

图 2) FAS2240-4 背面图。显示的是高可用性配置。独立配置使用单个 PCM。

RAID 4 奇偶校验示例。

轻松升级:无需数据迁移
如果您要扩展 FAS2240-2 或 FAS2240-4,可以通过将 FAS2240 控制器(我们称之为处理器控制器模块,即 PCM)更换为相应的 I/O 模块 (IOM),来将基础机箱转换成标准磁盘架。将转换后的磁盘架连接到您选择的 NetApp 控制器机头,您便可以恢复业务运营,而无需进行数据迁移,并且停机时间最短。

内幕探究:处理器和 I/O

为了使 FAS224 目前能够提供出色的性能,并在将来对 Data ONTAP® 提供良好支持,我们为其配备了 Intel® Jasper Forest 处理器。这一系列的处理器专为嵌入式和存储应用程序而设计,可以为我们的入门级平台提供与 FAS6200 系列中所用架构相同的 64 位架构,即 Nehalem-EP。选择相同的微架构可进一步增强兼容性,使这两个平台可以运行相同的微代码。Intel 超线程技术支持在每个内核上运行多个线程,从本质上讲,这让 Data ONTAP 可以并行执行的独立线程数翻倍。由于在 FAS2240 上配备了 Jasper Forest,NetApp 现在可以为整个产品系列提供纯 64 位架构。自 2006 年起,Data ONTAP 已支持本机 64 位硬件,因此,FAS2240 成为一系列纯 64 位存储系统中的新成员。

使用“夹层”卡的可选 I/O
新的处理器架构与可选夹层卡(每个 PCM 一个夹层卡)结合使用,夹层卡支持您添加和充分利用万兆以太网或 8/4/2Gbps 光纤通道(每卡两个端口)。您可以使用 10GbE 支持 Data ONTAP 8.1 下的集群模式配置,或者获得高速客户端连接。8Gbps 光纤通道卡可以配置为目标端或发起端,从而允许您连接至 SAN 主机或光纤通道磁盘存储架和磁带设备(如果需要)。

每个 PCM 上的板载 I/O 包括四个用于 LAN 连接的千兆以太网端口和两个用于连接内部和外部 SAS 和 SATA 磁盘或 SAS 磁带设备的 6 Gb SAS 宽端口。因此,在很小的外形规格中能够支持大量 I/O。

图 3) PCM,显示发起端 LED、标准端口和夹层卡上的可选端口。

RAID 4 奇偶校验示例。

与 FAS2040 进行比较
表 2 说明了 FAS2240 高可用性与上一代 FAS2040 的比较情况。

表 2) FAS2040 高可用性与 FAS2240 高可用性之比较。

 FAS2040 高可用性 FAS2240 高可用性
处理器内核 4 个 32 位 4 个 64 位
超线程 CPU x
物理内存8 GB 12 GB
板载 I/O4 个 FC
8 个 GbE
2 个 3 Gb SAS
8 个 GbE
4 个 6 Gb SAS
I/O 扩展选件x
10 GbE 或 8 Gb FC x
最大磁盘轴数136 144
转换成磁盘架 x
管理 BMC SP
Data ONTAP 支持7.3.2、8.0、8.1 8.1

从性能方面来说,FAS2240 的性能大概是 FAS2040 性能的 2 到 3 倍,具体取决于应用。

弹性、可用性、适用性和可管理性

为了提高弹性和可用性,我们添加了大量功能来增强 FAS2240,使其达到 FAS3200 和 FAS6200 系列的同等水平。

服务处理器
与中端和企业级存储平台相比,我们之前的入门级平台拥有的服务处理器更为基础。我们更新了 FAS2240,以便与更高端的平台使用相同的服务处理器。即使其他存储系统出现故障,该服务处理器仍可操作,同时能提供多项功能(例如远程动力循环、调用故障系统的内部通知以及无中断访问)来进行故障排除。更多功能包括:

  • FRU 报告和跟踪
  • 高级电流/电压和温度传感器报告
  • 监控 LED 状态
  • 强制内核转储(替代控制器上的 NMI 按钮)

对于 NetApp SAS 磁盘架的带外管理,FAS2240 服务处理器还可以提供 NetApp 备用控制路径 (ACP) 技术。借助 ACP,存储控制器可以重置存储通道,而不必通过该通道通信,从而提高数据可用性。如果通道断开或行为异常,快速重置可以使其返回在线状态,而无需外部干预。借助 ACP,存储系统无需重新启动即可从故障中恢复,这是一个很大的优势。

ACP 为您提供了一条通向磁盘架的“备用通道”。它完全独立于 SAS 数据路径,提供了新的磁盘架模块无中断恢复选项,包括能够重置或接通和断开单个 I/O 模块或整个域的电源。我们还设计了接通和断开整个磁盘架电源的功能。ACP 技术增强了 Data ONTAP 的如下功能:自动重置行为异常的组件,使其返回完全操作模式,而不发生中断。

从工程角度来讲,最令我兴奋不已的弹性功能是现在可以深入处理器读取其内部状态,即使是处理器未在运行的情况下也不例外。内核转储和内部处理器状态相结合,可以提供详细的可靠数据,用以确切了解出现问题时发生的情况,以便加以更正。对于主 CPU,我们甚至只需一步操作即可查明故障模式。当然,您可能从来都用不到这些功能,但是它们的确有助于更快速地查明硬件故障,从而降低潜在的影响。这类功能在入门级存储中并不常见。

系统级诊断
我们还加入了与 FAS3200 和 FAS6200 相同的系统级诊断,以帮助您更好地识别硬件问题。您可以在出现以下情况之一后运行系统级诊断:

  • 初始系统安装
  • 添加或更换硬件组件
  • 无法识别的故障引起系统错乱
  • 设备间歇不可访问或完全不可访问
  • 系统响应迟钝,并且其他故障排除方法无法解决该问题

用于内部磁盘的多路径高可用性
FAS2240 可以为连接的所有磁盘(内部和外部)提供 MP-HA。MP-HA 是这样一项功能:可以在存储控制器和磁盘之间提供冗余路径以进行双控制器(高可用性)配置,并且能降低因路径故障引起的故障转移几率。使用备用路径访问存储能够避免出现多种可能的故障,例如:

  • 端口故障
  • 控制器连接磁盘架的电缆故障(配置多个磁盘架时往往会发生)
  • 磁盘架模块故障
  • 双磁盘架间电缆故障
  • 二级路径故障(配置高可用性时往往会发生)

MP-HA 不仅提高了整体存储弹性,还有助于 Data ONTAP 执行诸如磁盘固件无中断升级等维护操作。与此同时,由于 MP-HA 可以为您的存储提供双倍带宽,系统性能也得到了提高。

结论

相比较我们之前提供的入门级平台,我们设计的 FAS2240 可以为您提供更高的灵活性,并且可以在保证弹性和可用性的前提下进行工程操作,通常情况下这点只有在更高端的企业级存储中才能得以实现。还有一个优点,FAS2240 包含了所有存储协议:NFS、CIFS、光纤通道和 iSCSI,您无需为此支付额外费用。在入门级系统中提供更多的软件价值,这只是最新的尝试。

借助我们基于“存储桥接坞”标准的独特设计,您可以在单个磁盘架中同时使用独立存储配置和高可用性存储配置。因此,如果 FAS2240 已经无法满足您的企业需求,您只需将基础系统转换成磁盘架,并将其连接到 FAS3200 或 FAS6200 系列存储系统,而无需迁移数据。所有 NetApp 平台运行相同的 Data ONTAP 操作环境,同时,由于 FAS2240 和 FAS6200 使用相同的微架构,因此,各平台之间的兼容性将比以前更好。

最后,在设计 FAS2240 时,我们还特别考虑到空间有限的非数据中心环境。FAS2240-2 在深度只有 19 英寸的 2U 机箱中支持多达 24 个 SAS 驱动器,从而可以提供具有高性能的容错存储系统。

 您对 FAS2240 有任何见解?

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Steven Miller

Steven Miller
NetApp
高级技术指导兼平台架构师


Steven 已担任 NetApp 平台架构师六年有余,负责 FAS3100、FAS3200、FAS6200 和 FAS2240,以及性能加速模块 (PAM) 和闪存 (PAM II) 等产品。他还是 NetApp 工程部与国家安全局 (NSA)、国家地理空间情报局 (NGA) 及中央情报局 (CIA) 的联络人。Steven 目前是几个 IEEE 和行业团体的成员。他曾在存储和高性能计算领域荣获 26 项已授权的专利,另外还有 19 项专利正在申请中。


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