正文 磁盤陣列技術的新進展(2 / 3)

IDE接口和SCSI接口雖然都是並行接口,但相互之間無論硬件形式上還是接口協議上均存在根本的不同,相互之間無法通用。而並行接口的缺點卻嚴重製約其自身進一步發展:比如傳輸距離和擴展性差、連接不可靠性等。為了適應新一代存儲係統的需求,T10工作組借鑒了FC接口標準的成功經驗製定了串行SCSI接口(SAS)標準。SAS接口規範不但具備FC規範的雙端口、串行數據通信、多設備支持等優秀特性並對其有所增強:接口速度更快,支持的係統規模更大,支持自加密,向下兼容麵向桌麵級的SATA接口規範等,使其真正成為了一個出將入相的接口標準。由於SAS接口具有如此多的優秀特性,迅速獲得了廣泛采用,發展非常迅速,接口速度方麵迅速進化到6Gbps,已經超過其前輩FC的4Gb,並且很快向下一代12Gbps邁進。值得注意的是,似乎硬盤廠商已經逐漸放棄了FC接口磁盤的升級,盡管市場上8Gb的FC接口的磁盤陣列已經大麵積普及,但其內部FC磁盤接口的速度仍然停留在4Gbps,並沒有跟隨新的標準進步,各硬盤廠商更沒有明確的路線圖。

目前普通磁盤市場處於寡頭壟斷,僅有三家公司還在生產。一般來講,大於等於10000轉以上的磁盤多采用6Gb SAS(Serial Attached SCSI)或4Gb FC(Fibre Channel)接口,隨機尋道時間短,容量較小,主要麵向高性能此盤陣列。低於10000轉的磁盤一般采用SATA接口,分為企業級、桌麵級以及其他麵向視頻監控等,分別麵向各自的細分市場,其中企業級硬盤可以7×24小時連續運行。而最近出現的一個新接口磁盤——NL-SAS,NL-SAS是在原有的企業級SATA硬盤的盤體上裝備了標準的SAS接口,使其不但具備了SAS硬盤的所有功能,提高了磁盤陣列的可靠性,而且容量更大,功耗也更低,適用於在一個此盤陣列係統中實現分級存儲,並簡化了磁盤陣列係統的設計。

而SSD的接口則更加豐富,除了SATA和SAS之外還有采用PCIE接口,而後者性能更加優異,無論是隨機訪問還是順序訪問。

一般來講,從性能角度來區分,SSD由於其革命性的技術提供了最優的性能,而FC和SAS硬盤擁有同樣高的旋轉速度也有不錯的性能表現,NL-SAS盤和SATA盤則為了兼顧成本、容量和功耗等因素在性能方麵做了較大的妥協。但在磁盤接口方麵,由於技術更新較快,新一代的SAS甚至SATA都可以提供6Gb/s的帶寬,而FC仍固守4Gbps,已經感到明顯落後。

如果從可靠性角度區分,SAS、NL-SAS和FC提供相同的可靠性,SATA硬盤的可靠性其次。而從目前的情況看,SSD發展變化很快,還沒有經過時間上的充分考驗。而磁盤陣列的外部接口則仍然以FC為主,雖然SAS接口的高性能令人矚目,但其外部電纜最大長度隻能達到8米遠,無法進行遠距離傳輸,也就無法滿足異地容災的需求,在中高端此盤陣列當中很少被采用。另外新近流行起來的兩個接口都是基於以太網為載體的,一個是iSCSI接口,另一個是FCoE,兩者各有優缺點。一般認為,FCoE比較適合於已經有了FC基礎設施和對任務關鍵型有要求的場合,更加符合FC當前所處的生態環境中;而iSCSI則適用於對性能不敏感的應用,更像是網絡環境中的一個分子。

RAID及磁盤陣列體係架構

最初的磁盤都是單體使用,為了獲得大的容量必須把磁盤體積做得很大,比如1956年IBM發明的第一個硬盤RAMAC雖然隻有5MB,但體積有兩個冰箱大,1973年的IBM 3340硬盤由於技術進步使容量達到60MB,體積卻縮小到家用洗衣機大小。以後的趨勢也是沿著容量增大、體積縮小發展,但問題仍然很明顯:想獲得更大的容量非常困難,或者造價高昂;硬盤故障造成業務停頓甚至是數據丟失。1987年,美國加州大學伯克利分校提出了RAID(Redundant Array of Inexpensive Disk)技術,有了RAID技術,許多小容量磁盤,通過采用不同級別的RAID就可以實現更高的可靠性及讀寫性能,於是現代概念的磁盤陣列就誕生了。

在《光纖磁盤陣列技術簡析》一文中把磁盤陣列劃分為JBOD、雙控製器、多控製器三種。如今JBOD已基本不見蹤跡,取而代之的是單控製器架構。而隨著技術的不斷進步和市場的進一步拉動,今天磁盤陣列在現有的單控製器架構、雙控製器架構及多控製器架構基礎上又演化出三類新型多控製器磁盤陣列,分別為單控鬆耦合集群架構、雙控鬆耦合集群架構及多控緊耦合集群架構。