PMC定义未来的存储系统设计

来源:互联网  
2013/7/30 10:12:00
近几年来,PMC正在转型成为一个存储公司,目前公司在企业级存储领域的收益已经超过65%,产品和方案涉及存储控制器、SAS和PCIe领域。随着云计算和大数据给现有的企业存储架构带来了极大挑战,PMC如何通过创新的方式应对这三个领域的多变需求?如何定义未来的存储系统设计?

本文关键字: PMC 存储系统 互联网

 

近几年来,PMC正在转型成为一个存储公司,目前公司在企业级存储领域的收益已经超过65%,产品和方案涉及存储控制器、SAS和PCIe领域。随着云计算和大数据给现有的企业存储架构带来了极大挑战,PMC如何通过创新的方式应对这三个领域的多变需求?如何定义未来的存储系统设计?

PMC应数据而变

PMC总裁兼CEO Greg Lang以中国互联网行业每分钟发生的事为例, 显示了数据的访问上传和下载增长非常惊人。而云计算的时代,移动互联网带来的数以百万计的应用和数十亿计的用户,也驱动着数据的增长。 根据IDC的预测, 到2020年数据存储量将达到40ZB。

在这个数字化空间里,大数据意味着不仅仅是数据量的庞大,同时数据种类也多元化,数据的存取速度也要求更高。而PMC非常看重这三个方面, 并且都进行投资以推出创新的方案来应对这些挑战。

 

 

 PMC公司企业存储产品事业部数据中心战略发展总监Dave Berry表示,PMC数据中心存储解决方案,全方位覆盖虚拟化及大数据应用。包括了高密度机架层级RAID、高密度服务器层级RAID、HBA板卡、极高的密度及持久性闪存控制器PCIe和SAS、在线加密与集成的密码管理以及6-68端口、6G&12G的扩展器。

 
事实上,来自全球领军的存储OEM解决方案均采用了PMC芯片,如EMC、HP、IBM、Dell、华为、NetApp等。 以SAS端口连接领域为例,过去六年间,PMC 公司在SAS 系统端口的市场份额从0%攀升到超过50%,在市场处于领先地位。
 
如何应对SAAS、PAAS、IAAS不同的挑战
 
传统IT硬件架构是基于纵向集成的三层架构,包括第一层网络服务器、第二层应用服务器、第三层数据库服务器。这样的垂直应用架构是专门针对应用的硬件设计,在实际应用中会出现昂贵过渡供给,而且这样的架构因为采用单独的管理实践与组织以及关闭的供应商界面,既不灵活,也无法编程。
 
然而,随着虚拟化和大数据这样的全新应用负载不断涌现,彻底颠覆了数据中心的传统硬件架构。服务器虚拟化带动了不同的物理层功能全部集中到服务器之中的虚拟层,这个虚拟层成为了与硬件基础设施接口的新的边界,使得用户可以充分提高灵活性与自动化程度,以降低运营成本;而在大数据的应用中, 如果将庞大的数据分散到一个具有高扩展性的集群中的多个节点上, 就能够对其进行高效的处理,为用户实现在大数据环境下一个应用对应多个服务器的全新数据处理和存储方案。
 
在云计算环境下,PMC一直在探索数据中心内部的硬件架构。如果要运行虚拟机或大数据这两种应用负载,就需要实现一个非常扁平、速度极快而延迟极低的交换矩阵。 对于机架而言,其主要的存储服务器需要能够实现高架构密度、高性能、节省功耗和空间、负载优化、低延时、易用的管理及软件控制等。
 
随着容量和硬盘之间的鸿沟日益加深,PMC新的解决之道是闪存技术。采用PCIe SSD 相比于传统硬盘,不仅在IO性能上有近2000倍的提高,还可极大降低延迟,与此同时相应地提升带宽。这是因为采用PCIe总线来连接SSD缩短了到CPU的距离,与SAS总线相比,省去了与SAS相关的协议和操作系统的开销。PMC认为这项技术非常灵活且利弊均衡, 可在整个数据中心中保持低水平的延迟,从而实现扩展。 这也是PMC投资购买IDT公司的PCIe技术的主要原因, 旨在帮助客户在可扩展的环境中管理好存储设施。
 

Dave表示在软件即服务SAAS、平台即服务PAAS和基础设施即服务IAAS的数据中心中, PMC的技术和产品都得到了部署和应用。以大规模社交类媒体SAAS客户为例,高密度TB容量的服务器运行Hadoop和数据节点的应用,其所需的是在计算能力与存储能力之间的复杂平衡。过去的办法是采用8 端口卡,再用SAS 扩展器对其进行扩展, 这为节点带来了能耗、成本和延迟等问题。而PMC则是设计了7系列24端口的阵列卡,直接连接24个硬盘,而不需要扩展器, 极大降低能耗及成本,在客户中赢得广泛认可。
 
另外,以全球最大的 IaaS 供应商为例, 其采用的硬件架构是混合的存储池。在此应用中,虚拟层带来了大量的性能消耗及延迟,需要将不论是进行读还是写操作的热数据缓存到SSD池中,而将冷数据送出到采用慢速旋转介质的存储设备上。作为闪存控制技术的领先厂商, PMC的目标在于让用户以更少的SSD获得更优的性能、更低的延迟, 而且PMC也一直致力于降低该技术的成本。PMC的7Q系列阵列卡和闪存控制器可实现加快IOPS和降低延迟的目的,其中采用的maxCache软件,对于冷热数据的读写优化,起到了非常重要的作用。
 
目前市面上基于PCIe的闪存控制器,有几种不同架构,多数是早期采用的FPGA方式。PMC提供的是延展性很强的ASIC技术,这将策动主流市场。作为PCIe NVM市场领导者,PMC至少比其他同类方案领先一年。

最后,针对采用Open Stack的存储即服务这一类型数据中心,PMC也开发了一款扩展性极佳的产品,可以在SSD环境中提供8个内部连接的端口 以及16个外部连接的端口与一系列JBOD 相连, 可切实提高成本、能耗方面的效率。此外,PMC也为Openstack等应用提供了可编程API及CLI接口,来自动控制设备底层功能,用于实现针对负载的优化及负载的管理。
 
独有的优化特性
 
当前软件定义存储的趋势下,PMC智能存储控制器使得SDS 及负载优化成为可能。PMC支持软件定义RAID,强调灵活性、可调节及可编程性, 可针对Oracle或SQL服务器进行优化此外,PMC还针对超大规模数据中心中常见的面向多样化应用的处理,创新设计了“Big Block Bypass”模式,使大数据块的写入绕过高速缓存,而直接写入存储,给它更高的优先级,而让较小的数据块充分利用控制器内部的高速缓存技术。
 

总而言之,PMC公司的存储产品和方案在超大规模数据中心中具有明显的优势,可满足超大规模存储的最佳实践五大需要。一是全方位基础架构的高效来满足任意尺寸的需要;二是部署CompuStore's来实现大数据所需功能;三是本机连接实现低延迟、低功耗、低成本;四是充分利用业界在性能方面取得的最新成就来提高IOPS和机架数;五是采用软件定义的存储控制器,根据负载来优化应用。
 
FDIO系统架构的“画龙点睛”
 
作为服务器存储行业的技术领导者,PMC公司研发副总裁廖恒博也分享了PMC对未来技术发展方向的思考。
 
近年来, 针对数据中心的应用挑战,出现了以下几方面的技术创新:一是分离I/O构架(Disaggregated IO,DIO),将CPU、网络、存储,甚至内存资源物理上分离成独立的单元,每种资源的数量和技术可独立配置、升级和维护,总体系统资源的配比可灵活设定和进一步调整;二是软件定义的数据中心(Software Defined Data Center,SDDC), SDDC是VM、SDN和SDS的统一,通过云操作系统对整个云的CPU、网络、存储资源统一指挥调派和彼此绑定,来建立一个虚拟化的数据中心基础设施,从而快速地适配动态变化的业务要求,实现对全局资源池统一调度;三是基于交互矩阵的分离I/O的机群构架,结合了DIO和SDDC的概念,并在硬件构架上加以全局优化。
 

其中,特别值得一提的就是DIO架构。 传统集成I/O构架针对每个服务器节点都是一个具有电源、CPU、DRAM、存储、网卡等部件的完整独立系统。而DIO构架在机架或机群内部把电源、CPU、内存、存储、网络等不同类型的硬件资源分离成可独立配置的部件。每种资源的数量可根据业务需要进行优化配比和独立升级维护。
 
廖博士表示, 随着DIO成为业界趋势和云平台不断涌现, PMC引入了FDIO这个概念——基于交换矩阵的分离IO架构(Fabric Based Disaggregated I/O,FDIO), 以在硬件构架上专门针对这一新的体系。
 
FDIO主要功能包括三个方面,一是融合的交换矩阵,便于提供连接机群内各种硬件资源直接相互访问所需的通讯通道,且交换矩阵要超过所有业务的带宽总合,并满足最低的延迟特性,还要支持各种业务的协议和CPU开销并对其优化;
 
二是vDAS虚拟的直接连接存储,直接针对数据中心Scale-out模式中广泛采用的DAS 存储模型和成本,同时又得到SANNAS存储模型的全局动态资源分配和绑定的好处,另外还提供高级的性能提升和数据保护的方案,实现企业及存储系统的数据管理的功能;
 
三是SDN软件定义网络,充分利用新兴的vSwitch技术来实现SDN的强大功能和灵活性,利用融合的交换矩阵实现超高带宽低延迟,并对应用透明的机群内虚拟IP和Socket网路,实现高性能的网关与机群外的以太网或其它网络实现互通和扩展。
 
而在这个架构中, PMC从硬件芯片级出发,提供驱动适配层、云操作系统的集成方案,并对Hadoop等应用平台进行优化。

 

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