NetApp Tech OnTap
     

从 FC 向 SAS 存储转型

如果您经常阅读 Tech OnTap,您应该知道存储行业内正在进行从 FC-AL 向串行连接 SCSI (SAS) 存储架构和磁盘驱动器的转型。事实上,Gartner Dataquest 预测 SAS 将于 2013 年之前完全取代 FC-AL。

之所以发生这种转型,是因为 SAS 可提高可靠性、弹性和带宽,并显著改善连接性。如果您尚不熟悉 SAS,可阅读近期的一篇 Tech OnTap® 文章,了解关于这些优势的更多信息,并大致上对 SAS 技术有一个较好的了解。

NetApp 在此技术转型方面已取得长足发展。现在,带有 SAS 的磁盘架在 NetApp 现有客户群中约占 10%,而在新 NetApp® 系统所带存储中占 50% 以上。DS4243 SAS 磁盘架的可靠性达到了 NetApp 历史上的最高水平,截至 2011 年 1 月,未出现磁盘架导致中断的相关报告。最近,NetApp 推出了 DS2246 磁盘架,它使用 DS4243 架构形成更加密集的配置。DS2246 以 DS4243 的成功为基础,提高了密度和电耗节省,而可靠性和弹性同样卓越。

本文介绍 SAS 产品,包括有关选择和实施的最佳实践。

NetApp SAS 技术


NetApp 致力于帮助您利用适当的技术产品和 SAS 专业知识,成功转型到 SAS。自 2007 年以来,我们先后推出了三代 SAS 产品(最初在入门级 FAS2040 和 FAS2050 中提供 SAS 支持)。近期推出的 FAS6200 系列FAS3200 系列存储系统带有板载 SAS 端口,可简化向 SAS 的转型。

磁盘架

我们的 SAS 磁盘架旨在通过冗余组件、纵横式交换矩阵、备用控制路径 (ACP) 和无中断固件升级,提供卓越的弹性和可靠性。我们最近推出的新 DS2246 磁盘架密度有所提高,它使用 2.5 英寸小型驱动器。与现有 DS4243 磁盘架相比,DS2246 可提供两倍的存储密度和更高的性能密度,同时所需电耗明显减少。工程设计方面的增强包括新 I/O 模块,它可为每个 SAS 端口提供 24 Gb/秒的带宽。

与现有平台相比,新 FAS6200 型号的相对连续读取性能。

图 1) DS2246 磁盘架在 2U 机箱中可装入多达 24 个 2.5 英寸驱动器,SAS 连接速率为 6 Gb/秒(每个 SAS 端口聚合速率为 24 Gb/秒)。

DS2246 的许多具体说明都在产品名称中以代码表示:

DSxxxx:磁盘架
DS2xxx:2U
DSx24x:24 个驱动器
DSxxx6:6 Gb/秒 SAS(聚合速率为 24 Gb/秒)

换句话说,DS2246 表示 2U 机箱中带有 24 个 SAS 磁盘驱动器,SAS 连接速率为 6 Gb/秒。DS2246 提供的容量与装满 SAS 驱动器的 DS4243 磁盘架相同,但密度是其两倍。

从性能密度方面来说,实验室测试表明,对于 OLTP 工作负载,DS2246 可将每个机架单位的 IOPs 提高多达 60%。与相似配置的 DS4243 相比,它还可使电耗节省 30% 到 50%,这是因为它使用 2.5 英寸小型 (SFF) 磁盘驱动器。每个 DS2246 磁盘架仅需要两个电源 (PSU),而 DS4243 则需要四个。(这两种磁盘架使用相同的 PSU。)

目前有两种大小的 SAS 磁盘驱动器适用于 DS2246:

  • 450 GB、2.5 英寸、10k RPM SAS 驱动器
  • 600 GB、2.5 英寸、10k RPM SAS 驱动器

DS2246 完全支持以 6 Gb/秒的带宽速率连接 SAS 2.0。它带有新 I/O 模块(即 IOM6,与 SAS 2.0 兼容)。NetApp 存储系统使用标准宽端口(一组四个 SAS 通道,聚合带宽速率为 24 Gb/秒)连接到 IOM6。

DS4243 磁盘架于 2009 年推出,采用 4U 外形规格,可装入多达 24 个 SAS 磁盘,SAS 连接速率为 3 Gb/秒,每个宽端口带宽速率为 12 Gb/秒。(请注意,此处带宽大于使用 4 Gb 或 8 Gb FC 的 FC 磁盘架。)DS4243 是多功能磁盘架选项,因为这一个型号支持三种磁盘类型:SAS、SATA 和 SSD。如果使用 DS14 FC 磁盘架,要支持不同磁盘类型,您必须购买不同模块。借助 DS4243,当您需要时,也可在相同 SAS 堆栈中混用装有 SAS 和 SATA 的磁盘架。

表 1 在 42U 机架中的容量和密度这两方面比较了 DS2246 与 DS4243。

表 1) DS2246 与 DS4243 在密度和电耗方面的比较。

  装满 DS2246 的 42U 机柜(600 GB 驱动器) 装满 DS4243 的 42U 机柜(600 GB 驱动器) 装满 DS14mk4 ESH4 的 42U 机柜(600 GB 驱动器)
每个机柜中的磁盘架数 21 个磁盘架 10 个磁盘架 14 个磁盘架
每个机柜中的驱动器数 504 个驱动器 240 个驱动器 196 个驱动器
每个机架单位的额定容量 (GB) 7,200 GB 3,600 GB 2,800 GB
每个机柜的额定容量 (GB) 302,400 GB 144,000 GB 117,600 GB
每个机柜的典型电耗(使用 600 GB 驱动器) 39.48 安培
7,266 瓦特
24,801 BTU/小时
28.7 安培
5,470 瓦特
18,650 BTU/小时
23.5 安培
4,424 瓦特
15,078 BTU/小时

 

带有 15k SAS 磁盘的 DS4243 磁盘架可提供最高的硬盘驱动器性能。DS2246(使用 10k RPM SAS)提供的性能稍低于 DS4243,但是提供的容量和性能密度更高,同时还能显著节省电耗。可以使用 NetApp 闪存弥补多种工作负载的性能差异。(见下文。)

NetApp SAS 适配器

NetApp 开始在推出的 DS4243 中装入了 X2065A 四端口 PCIe SAS 适配器。此适配器支持 6 Gb/秒的速率,因此将其连接到 DS2246 时可利用更高的链路速率。它支持 DS4243 和 DS2246。

为了帮助实现向 SAS 的转型,NetApp 在最新的存储系统 FAS3200 系列和 FAS6200 系列中设计了板载 SAS 端口。这些板载端口也支持 6 Gb/秒的链路速率,可用于 DS4243 或 DS2246。有关 FAS3200 系列的详细介绍,请阅读本期 Tech OnTap 中的姊妹篇

FAS2040 的板载 SAS 端口和 FAS2050 的 X2062 双端口 SAS HBA 都支持 DS4243 和 DS2246,但是连接到 DS2246 时,仍以 3 Gb/秒的链路速率运行。

闪存

NetApp 闪存 (PAM II) 与所有 NetApp 磁盘及磁盘架技术兼容,包括 DS2246 和 DS4243 以及更早的 DS14 型号。智能使用缓存提供了一种将存储性能与基础磁盘阵列中的磁盘数量和类型分离开来的方法,从而显著降低成本,同时减少性能调试所带来的管理负担。闪存可作为可选的第二级缓存,接受从系统缓冲区缓存移出的块,以创建大型低延迟块池。

闪存可将存储成本降低 50% 甚至更多,同时可将占用空间和电耗减少大约 60%。它可将指定性能级别所需的磁盘轴数减少多达 75%,让您能以更加经济实惠的磁盘取代高性能磁盘(例如使用 SATA 而不是 SAS),从而帮助您降低存储成本。

如果将闪存与 NetApp 重复数据删除或 FlexClone® 技术结合使用,会发生明显的缓存放大效应,从而显著增加缓存命中数,并进一步降低延迟。

有关将闪存与 NetApp 技术结合使用的详细介绍,请阅读近期的一篇 Tech OnTap 文章

NetApp SAS 最佳实践


对于 NetApp 系统,SAS 技术入门非常容易,但是掌握一些最佳实践也有助于确保您取得成功。首先,您需要确定哪种磁盘架(DS2246 还是 DS4243)最适合您的需求。表 2 中所示选择标准应该可帮助您做此决定。另请返回表 1,查看密度和电耗信息。

表 2) 适当 SAS 磁盘架的选择准则。

选择标准 存储介质 SAS 磁盘架
性能密度
存储密度
减少电耗
小型 HDD
(SAS、10k RPM、2.5 英寸 SFF)
DS2246
最大容量
每 GB 最低成本
最大存储密度
大容量 HDD
(SATA、7200 RPM、3.5 英寸)
DS4243
最高 HDD 性能 高性能 HDD
(SAS、15k RPM、3.5 英寸)
DS4243
最低延迟
最高性能密度
固态驱动器 (SSD) DS4243

 

当然,如果您需要这两种磁盘架,可按照下文的准则,将 DS2246 和 DS4243 连接到相同的存储系统。

配置 SAS 堆栈

NetApp 使用“堆栈”这一术语指一组正确布线和互连的 SAS 磁盘架和适配器。请遵循以下准则:

  • 每个堆栈最多支持 10 个磁盘架,但 FAS2040 和 FAS2050 除外,使用它们时每个堆栈最多支持 4 个磁盘架。
  • DS4243 和 DS2246 不能在相同堆栈中混用。可通过将它们连接到不同 SAS 端口,在相同系统中混用。如果将它们连接到相同适配器上的不同端口,对于每个堆栈,适配器都会自动使用正确的链路速率。
  • 如果使用 DS4243,SAS 和 SATA 驱动器可在相同堆栈中混用,但不能在相同磁盘架中混用。
  • 不能将 15k 和 10k RPM SAS 驱动器在相同聚合体中混用。尽管可以这样混用,但这样做很可能会限制较快的驱动器的性能。
  • NetApp 使大量的 SAS 电缆能与 SAS 磁盘架系列结合使用。SAS 电缆是 SAS 架构重要的高性能组件。仅支持将官方认可的 NetApp SAS 电缆用于 SAS 数据路径连接。

配置磁盘架 ID

磁盘架 ID 范围可以是从 00 到 99。为连接到存储系统的每个堆栈指定 ID 时,我们建议以 10 为间隔。例如,为第一个堆栈留出 ID 10 到 19,为第二个堆栈留出 ID 20 到 29,等等。即使堆栈并未装满,也要留出这些 ID。例如,如果第一个堆栈有四个磁盘架,磁盘架 ID 将为 10、11、12 和 13。即使当前并未使用 ID 14 到 19,第二个堆栈的磁盘架 ID 也要从 ID 20 开始。这可帮助您轻松识别指定给每个堆栈的磁盘架。未使用的 ID 可用于未来的堆栈扩展。DS4243 和 DS2246 都支持热添加容量,可在不发生中断的情况下,向正在运行的存储系统中添加额外的磁盘架。

备用控制路径

ACP 与 DS4243 同时推出,用于 SAS 磁盘架的带外管理。ACP 提供了到每个磁盘架的备用通信路径。它完全独立于 SAS 数据路径,提供了磁盘架模块无中断恢复选项,包括能够重置或关机后重新启动单个 I/O 模块 (IOM) 或整个域(即连接到 SAS 堆栈内“A”磁盘架模块的所有 IOM)。我们还为其设计了关机后重新启动整个磁盘架的功能。为实现冗余,每个磁盘架带有两个 IOM,每个 IOM 都支持 ACP 连接。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。

ACP 主动监控 SAS 数据路径是否存在可通过无中断磁盘架模块重置或关机后重新启动更正的问题。Data ONTAP 的磁盘架主动恢复机制自动执行这些操作。使用 ACP 时,这在默认情况下启用。

尽管 NetApp 极力建议,但不是必须使用 ACP。由于 ACP 完全独立于数据路径,因此如果 ACP 未连接或未运行,数据路径也会一直正常运行。如果不使用 ACP,可手动执行我们介绍的多项 ACP 功能。

开始使用 SAS


随着 DS14 即将终止提供(见边栏),现在您或许应该认真考虑一下 SAS 了(如果您还没有这样做)。本文和去年的相关 Tech OnTap 文章中的信息应该能够帮助您了解该技术和做出正确的选择。

 对 SAS 有任何见解?

请在 NetApp 社区中在线提出问题、交流观点、分享看法。

Mark Woods

Mark Woods
NetApp
高级产品营销经理

Mark 拥有 15 余年的产品管理和营销经验。在加入 NetApp 之前,Mark 曾在 Hewlett-Packard 公司就职,主要从事服务器业务领域的工作。他获得了科罗拉多大学的电气工程理学学士学位和德克萨斯大学的 MBA 学位。

Jay White

Jay White
NetApp
高级产品营销经理

Jay 是 NetApp 技术营销工程师,主要从事系统弹性、存储子系统(磁盘架、驱动器等)和 RAID 等技术的营销工作。他曾就存储子系统配置和弹性问题编写了一些技术报告和常见问题解答。

 
了解
 
TRUSTe
联系我们  |  如何购买  |  反馈  |  招聘  |  预订  |  隐私策略  |  © 2011 NetApp