虛擬儲存彈性移動與擴充
EMC VPLEX跨IDC儲存新架構
文／洪羿漣

針對大型資料中心的實體儲存資源管理，EMC在最新發表的VPLEX技術架構中，不僅將提供本地端自動化的彈性擴充、靈活調配，更進一步將觸角延伸到可聯合其他資料中心的實體儲存，讓檔案存取成為跨區域性的配置管理。

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儲存資源應該如何整合、配置，才能達成不浪費，同時資料又能得到保護，不論在傳統IT基礎架構、虛擬伺服器環境，甚至紅透半邊天的雲端運算模式，管理者均無法避免面臨類似的問題。於是許多儲存廠商各自所提出的儲存資源統一配置技術，試圖成為最終整合者，讓既抽象且日漸複雜的儲存環境得以簡化，例如HDS的Universal Storage Platform V、IBM的SAN Volume Controller…等，當然EMC也不例外，在今年度最新發表的VPLEX儲存技術架構，更把著眼點從本地資料中心擴展至異地資料中心，將VPLEX定位為可聯合分散各地儲存資源的解決方案。(圖1)


圖1：EMC VPLEX定位概念。

目前VPLEX產品線中，已上市的2款稱為VPLEX Local與VPLEX Metro。Local主要可服務於本地端資料中心，如圖2；VPLEX Metro則是讓2個座落於不同區域的資料中心叢集，彼此之間的距離限制在100公里（60英哩；Latency不能大於5ms）以內，可彼此相互存取所需的資料。EMC預計2011年，再推出VPLEX Geo與VPLEX Global，滿足更多不同基礎架構下資料存取所需求的儲存環境。


圖2：EMC VPLEX系列產品─VPLEX Local。


VPLEX技術架構
EMC VPLEX主要是由許多以功能性專屬的Appliance為基礎所組成，整體設計均具備高可用性（High Availability），並將實體的CPU、I/O、Cache資源，整合成為單一集區（Pool），使其擁有橫向擴充叢集（Scale-out clustering）的能力。

就實體組成元件來看，一個40U高的VPLEX叢集機櫃內可配置硬體包括：單部4U高的核心引擎、I/O模組、Standby Power Supplies（SPS）、UPS、管理伺服器、FC（Fibre Channel）交換器等元件。(圖3)


圖3：VPLEX Local結構示意圖。

單一部引擎均配置了雙控制器（Director），以及雙管理模組，以控管I/O流量，包含讀取、寫入、SCSI指令、錯誤資訊等。而單一Director內包含了供讀取用的32 GB Cache記憶體，以及30 GB的SSD（solid state drive）存放韌體GeoSynchrony與管理相關軟體。(圖4)


圖4：單一部引擎內部設計。

參考圖5的元件示意圖，VPLEX中以active/active模式提供前端主機存取服務的Front-end模組，可支援包括：ESX、Windows、Solaris、AIX、HP-UX、Linux等伺服器系統環境；Back-end模組具備了支援SMI-S標準協定，可進一步整合異質儲存平台，也包括競爭對手HP、HDS、IBM、NetApp等提供的儲存系統。前後端模組皆各自擁有4埠8 Gb/s FC傳輸介面可連接。


圖5：引擎內部組成元件示意圖。

而Director彼此之間的溝通，則是透過內部Connectrix DS-300B交換器，以兩條獨立的FC通道（COM）連接，避開已經相當忙碌的I/O傳輸通道。
圖6：引擎內部組成元件示意圖。

VPLEX中負責硬體資源與存取連線所需要配置的管理伺服器，搭載的是Intel Xeon雙核心處理器，內建4GB記憶體，250 GB SATA硬碟。內建VPLEX System Management Software，管理者可透過VPlexcli遠端登入，或是藉由瀏覽器介面的VPLEX Management Console，透過HTTPS連線登入。但若為VPLEX已跨越另一資料中心，管理伺服器之間就得需要仰賴VPN作連接。讓管理伺服器正確的變更配置與提供即時的存取機制。


多個Cache協同維護一份索引
一座VPLEX叢集機櫃最多可裝置4部引擎，並且整合實體資源成為單一集區。針對實體儲存檔案的磁區管理機制，除了服務於本機的Cache（例如pre-fetch、flushing），採用的是write-through資料寫入模式；VPLEX另一項特點即具備了Cache coherence技術的分散式的Cache管理（Distributed Cache），

Cache coherence會產生一個可查看整體一致性的磁區，並紀錄索引（Directory）資訊。這些資訊會被系統切割成為4K大小的區塊（chunk），而這份Data page將負責追蹤與紀錄I/O活動，chunk的擁有者等資訊，最後都會被集合到Meta-directory。當資料被寫入記憶體時，隨即發出信號通知Cache控制器，記憶體位址儲存的值已被更新。 此技術可作用於定時存取與即時跨叢集搬移大檔案時，避免因網路延遲、頻寬限制等因素，造成的資料不連續。而本地端的Cache與其它VPLEX叢集的Cache也將構成一個share group，相互分享索引資料，以共同維護Cache coherence。

當前端伺服器發出一個存取檔案的請求時，VPLEX首先會搜尋自己本地端的Cache，若找不到則自動連結至其它Director中的Cache，取得檔案同時也複製一份到自己Cache中存放。若此存取需求的檔案來自於後端實體儲存，VPLEX也將主動更新share group中的所有Cache，維持檔案索引的一致性。

EMC VPLEX可支援的項目：
●伺服器平台：ESX、UCS、Windows、Solaris、AIX、HP-UX、Linux。
●已支援儲存系統：Symmetrix V-Max與DMX、CLARiiON CX與CX4、HDS 9970/9980與USP-V/VM、IBM DS8000。
●SAN環境：Brocade、McData、Cisco。