日立 AMS 2500产品技术说明书
HDS AMS 2500存储产品介绍
日立数据系统有限公司
2010年6月
目录
一. 概述 (1)
二. HDS AMS 2500技术的技术优势 (3)
2.1新一代企业级模块化存储结构 (3)
全新的高性能模块化存储系统结构 (4)
高性能SAS后端磁盘结构——保证I/O性能 (6)
2.2独特的对称双活和自均衡控制器 (8)
前端的自均衡路径分配 (9)
后端的自均衡LUN调整 (10)
2.3面向服务优化的存储系统 (10)
2.4高安全性24×7运行保障 (12)
采用虚拟端口技术简化了主机连接，保障了系统的安全性 (12)
SAN环境下LUN的安全保护—SANtinel (13)
主动的全局热备技术保障数据安全 (14)
图形化管理的I/O通道管理软件保证主机I/O操作的连续性 (15)
2.5海量容量扩展和灵活的容量管理 (17)
RAID的扩展 (18)
LUN的扩展和缩小 (18)
卷迁移实现灵活的空间调整 (19)
2.6SAN环境下的性能优化 (20)
CRM 保证100%的读写命中率 (21)
Performance Monitor性能监控 (21)
2.7安全简便的系统管理 (22)
SNM2架构 (22)
基于JAVA技术的图形化网络管理 (23)
存储在阵列中的管理密码防范管理风险 (24)
三. HDS AMS 2500产品技术指标 (26)
四. HDS AMS 2500突出优势 (28)
4.1对磁盘系统的选型依据 (28)
4.2HDS AMS存储产品的突出优势 (29)
一.概述
数据量的急剧增长以及存储基础架构的复杂性是目前大部分企业普遍面临的问题，而且企业还需要同时满足高可用性、性能、可扩展性和数据保护方面的需求。Hitachi Data Systems 非常了解企业面临的这些挑战，因此开发了服务导向型存储方法，使应用和业务要求能够与存储属性协调一致。目前，Hitachi Data Systems推出了Hitachi Adaptable Modular Storage 2500，以模块化的方式经济高效地为大中型企业提供经过验证的解决方案。
通过融合在技术和市场方面处于领先地位的HDS高端存储的创新特性和功能，HDS AMS2000系列存储系统重新定义了模块化存储的概念。新一代的“AMS2000家族”继承了AMS原有的缓存分区、缓存驻留、卷迁移等特性，并通过对称双活的动态自均衡控制器、SAS磁盘访问等创新的先进技术，实现了“新一代”中端存储的突破，同时，AMS2000与“HDS存储家族”共享一致的API、软件工具以及通用的管理框架。所以，您可以根据自己的业务需要选择最佳的解决方案—模块化或载体级的存储系统，确保您的投资得到长期保护。
Hitachi Adaptable Modular Storage 2500 是一款面向大中型企业的存储系统，具有易用性、可扩展性和经济高效性，全面支持Microsoft? Exchange Server、VMware、数据库及其他商业应用。同时，该产品也是分层存储和独立存储、整合、业务连续性、数据复制、备份和归档的首选解决方案。在许多情况下，实施数据存储、数据挖掘、24×7的在线商业交易和多媒体应用等系统中的存储系统就如同“即插即用”一样简单。
HDS AMS 2500系统是运营商级别的存储系统能够提供99.999%的可用性，使用HDS AMS 2500系统能够给用户带来：
“划时代”的创新技术
?采用特有的Active-Active Symmetric的对称均衡控制器架构，实现了以往
高端存储才具有的前后端访问的自动负载均衡，克服了原有双控制器“各自
为战”的中端存储割裂式访问瓶颈
?提供先进的缓存分区功能，面向应用系统优化存储环境
?卓越的性能—基于前端FC的点到点、后端SAS的点到点的高性能体系架
构，克服了以往中端存储FC LOOP后端的访问瓶颈
?多维扩展，实现了在线RAID扩展、LUN扩展和缩小、跨RAID的Mete LUN
等，单卷可达到60TB
?满足针对嵌入式应用的行业市场需求（从入门级到高容量）。
简化基础设施，易于管理
?采用HDS AMS 2500系统实现集中存储系统与资源池。
?合业界标准的开放、可扩展、模块化HiCommand?管理框架集中存储管理。
?最佳产品间的无缝集成。
?基于策略的自动化。
?从任何地方管理异构平台。
?使用HiCommand设备管理器来管理HDS及其它厂商的产品。
?通过虚拟端口和主机存储域简化基础设施。
?降低许可和维护成本。
?方便支持SAN和ISCSI数据存取
?同时支持Microsoft? Windows NT?/Windows? 2000以及主要的UNIX?平
台以及Linux?、Novell? NetWare?和HP? OpenVMS?。
●保护关键信息
?即时的、用户定义的时间点拷贝－快速地进行灾难恢复。
?对备份、应用程序测试以及数据存储/数据挖掘等进行无干扰、实时的拷贝。
?无干扰扩展至236TB。
?针对24×7的数据可用性可进行方便的部署和异地冗余。
?“无服务器”拷贝。
?Hi-Track?回叫服务。
省心的服务
?HDS公司始终如一地提供卓越的服务与支持。
?在FIND/SVP调查中被评为总体服务、支持与技术性能连续4年排名第一”
?通过日立数据系统公司全球解决方案服务可获得全面专业的规划和
Enablement服务。
二.HDS AMS 2500技术的技术优势
2.1新一代企业级模块化存储结构
HDS公司HDS AMS 2500系列存储产品采用最新的模块化阵列系统结构，与HDS USP V产品同为HDS 存储家族系列产品。其内部采用前端FC的点到点、后端SAS的点到点通路设计、均衡双活控制器管理、高速缓存全部为NV－CACHE与镜像写设计模块化设计以及部件级热拔插设计能够提供24×7的即时数据存取。其主要特点有：
?采用特有的Active-Active Symmetric的对称均衡控制器架构，实现了以往高
端存储才具有的前后端访问的自动负载均衡
?提供先进的缓存分区功能，面向应用系统优化存储环境
?基于前端FC的点到点、后端SAS的点到点的高性能体系架构
?高安全性—99.999％的高可用性，没有单点故障；冗余的、可热插拔的组件
?良好的开放性，具有HSD技术完全支持异构SAN实施
?主动的数据保护，支持全局热备技术
?带有电池保护功能的镜像写入缓存、ECC内存
?Hi-Track“呼叫中心”预测性维护服务
?支持主机I/O通道故障切换
?在线微码升级，通过对称均衡控制器架构支持单前端FC口接入就可以实现在
线微码升级
?RAID 0、RAID 1、RAID 1+0、RAID 5和RAID 6支持，最多可达50个RAID
组
?时间点数据备份
?远程卷复制，支持AMS2000与AMS/WMS实现TC，与AMS1000和AMS500
实现TCE
同时，HDS AMS2000产品的管理软件采用了改进的Storage Navigator Modular 2的管理平台，同时集成捆绑了众多的功能软件，包括：
?用户认证的Account Authentication
?审计日志的Audit Logging
?卷管理的LUN Manager
?卷扩展或缩小的LUN Grow/LUN Shrink
?在线RAID扩展的Online RAID Group Expansion
?缓存驻留的Cache Residency Manager
?缓存分区的Cache Partition Manager
?卷迁移的Modular Volume Migration
?SNMP Agent Support Function
?性能监控的Performance Monitor
这些软件已经绑定在SNM2的软件包中，以下章节将分别介绍。
全新的高性能模块化存储系统结构
HDS AMS 2500采用全新的体系结构—HiPer提高了系统的I/O能力。一般，模块化阵列系统采用的是内部共享总线结构，CPU是整个控制系统的核心；缓存、前端接口、后端接口通过共享的总线进行数据交换。与传统共享总线结构不同，在HDS AMS 2500的系统中采用了类似HDS USP系列中的内存交换结构，并且将这种结构通过一个专用的大规模集成电路实现；这个大规模集成电路是由日立公司专门研发的RAID性能增强IC。该IC采用的是第八代DCTL-S控制部件，是整个HiPer结构的核心，而CPU 只是用来处理管理及协调。具体结构如下图：
从图中可以看到缓存、前端接口和后端磁盘通道接口都是通过Hi-Per结构以交换的方式进行数据传输。并且在两个控制器的Hi-Per结构之间通过8通路的PCI- Express链路实现负载平衡的内部数据交换，包括任意前端到任意后端的访问和写I/O的镜像操作等，这样可以保证两个控制器在Dual Active模式下工作的性能。HDS AMS 2500是采用模块化设计的企业级存储产品，主要功能模块是RKH（控制模块）和RKA（磁盘模块）。
控制模块—RKH
磁盘模块—RKAK
RKH 中包括有Dual Active 控制器、15个磁盘槽位、2个缓存电池模块、冗余的电源和风扇系统；RKA 中有15个SAS 或SATA 磁盘槽位，Dual Active 的系统扩展连接控制器（ENC ），冗余的风扇和电源。
高性能SAS 后端磁盘结构——保证I/O 性能
HDS AMS 2500系列产品在全新的存储结构设计中前后端都采用了点到点的设计，即前端为FC 的点到点、后端SAS 的点到点高性能通路设计，彻底消除了以往中端存储后端只能采用FC LOOP 时的磁盘访问的抢占问题。
早在1997年，利用开放性上的优势，FC-AL 得到了众多厂商的拥护，但对于磁盘阵列内部的存储互连来说，硬盘驱动器的所谓“FC ”，其实是FC-AL （Fibre Channel Arbitrated Loop ，光纤通道仲裁环路），经铜缆（机箱之间才是光纤）连接成一个环路，一个仲裁环理论上可以连接127个设备，但受制于带宽，容纳的磁盘驱动器通常不到这个数字的一半。因此，存储行业的几家领先厂商带头开始研发被称为Serial Attached SCSI （串行连接SCSI ，即SAS ）的技术，作为并行SCSI 的接班人。SAS 与FC 光纤通道相比，最明显的技术优势在于连接带宽：
两个SAS 端口之间的连接很容易达到12Gb 甚至24Gb 超高带宽（一个4路宽
端口的传输带宽高达12Gb/s ），远远超过光纤通道端口的4Gb 带宽；
? RKAK (front)
Disk Drives (15) RKAK (rear) ENC Units
Power Unit (RKAK)
●同时，通过类似交换机的Expander（扩展器），由SATA的点对点架构升级为
能够容纳上万个端口的全交换网络；
●而且SAS技术软硬件均兼容SATA，用户可以根据需要在一个磁盘箱中自由选
择SAS硬盘或SATA硬盘；
●SAS硬盘驱动器有着与FC-AL硬盘驱动器完全相同的机械组件，区别仅在于控
制器接口和驱动器微码不同，因此，两者的可靠性处于同一水平，而功耗测试15000转的SAS磁盘比FC磁盘要低了0.75%
AMS2500的而后端达到了32条SAS的wide links连接通路，每条通路可达到300MB/S 传输速度，总体后端带宽达到了9600 MB/S，远远超越了同级别中端产品的后端带宽，同时SAS的点到点彻底解决了FC LOOP环路中的访问通路抢占问题，使每个磁盘都可以有专署的3Gb/s通路，使得磁盘访问技术在历经多年的陈旧的FC环路技术后，终于有了创新的突破性设计，如下图：
因为采用了先进的SAS技术，MS2500存储系统在配置高容量磁盘时，形成了一个良好通路传输环境；并且在系统的后端磁盘SAS结构中，HDS公司采用了特有的负载分配的结构。从下图中可以看到无论是控制模块还是容量扩展模块中的磁盘都是平均分布在两个负载分担的SAS物理链路（每SAS物理链路包括4个3Gb/s通路）上，这样保证了在任何容量规格配置的情况下都具有很好的性能表现。
2.2独特的对称双活和自均衡控制器
AMS2000存储系统进行了创新性的设计，彻底改变了原有中端磁盘阵列在双控制器上割裂式的访问带来的弊端，在AMS2000以前的所有中端存储产品都存在这样的问题：
●所有存储里可用的LU都必须手工分配主控制器和Ownership，另一个控制
器对这个LU只能“袖手旁观”，只有主控制器故障时起到备份作用。这一方
面难以做到真正的负载均衡，另一方面在主控制器故障切换到备份控制器时有
访问的中断，至少几秒到几十秒，很可能导致数据库和系统的宕机；
●由于所有的LU都已经手工分配给各自的主控制器，当大数据量访问到来时，
每个控制器只能“各自为战”的处理各自管理的LU，而手工分配很难做到真
正的均衡，总会造成“忙的忙死，闲的闲死”无法调度的局面，这才是中端存
储区别于高端存储技术的最大问题！
●由于控制器的割裂，造成主机端双HBA的割裂，实际每个HBA卡只能访问
一个控制器，换角度看，一个HBA卡的系统不能访问双控制器，也就无法实
现在线控制器系统升级。
AMS2000的Active-Active Symmetric对称自均衡控制器架构解决了所有这些问题，前端访问单HBA卡的任意接入都可以访问双控制器管理的所有LU，无须手工设置LU绑定主控制器，双HBA卡可以通过2个控制器的前端路径访问同一个LU；后端访问也实现了LU在控制器分配的自均衡，当一个控制器繁忙时，存储智能系统会将它所管理的某些LU自动分配个另一个空闲的控制器来处理。中端存储的LU处理再也无须人为干预、手工分配了，这标志着AMS2000开创了中端存储的“新纪元”！
前端的自均衡路径分配
通过二个控制器之间的PCI-E的高速链路，AMS2000的双控制器实现了真正的通讯和对称均衡，在前端接入上，服务器的2个或更多HBA卡不再是割裂的控制器访问，每个HBA卡都可以通过双控制器的前端接口访问到它们任意后端所管理的LU，实现真正的Any to Any，同时带来了双收益：
●2个或更多的HBA卡与双控制器前端接口所连接的物理通路实现了真正的路
径间负载均衡；
●1个HBA与1个控制器前端接口所连接的物理通路可以访问双控制器所管理
的所有LU
这样的前端自均衡处理和Any to Any的前后端贯穿彻底改变了中端存储原有的双控割裂式访问的各种弊端，是具有真正的划时代意义的技术。
后端的自均衡LUN调整
在前后端实现了Any to Any的访问同时，AMS2000还进行了更深层次的后端处理自均衡设计：
在原有的控制器管理LU的格局下，系统可以自动调节控制器所管理的资源，即当控制器的CPU压力不均衡时，可进行LUN一级的自动调整来保证性能的优化，某一个控制器非常繁忙时，AMS2000系统会将其处理的一些LU调整到另一个空闲的控制器处理，从而达到二个控制器50%对50%处理的最佳平衡点。如下图：
这样的后端自均衡处理同样是具有划时代意义的技术。
2.3面向服务优化的存储系统
HDS AMS系列产品与USP V系列产品一样，都是遵循HDS先进的SOSS战略设计的，都具备能够保证应用系统QoS的缓存分区功能。
Cache Partition Manager——高速缓存分区功能
Cache Partition Manager（高速缓存分区功能）是AMS和WMS存储系统产品线的一个关键改变，可确保应用的服务质量。其它任何模块化产品都没有能力在这一级别管理高速缓存。
Cache Partition Manager通过以下机制发挥作用：
分区技术的使用
●将Cache分为最多32个分区。每个分区的资源访问独立进行，不会互相串扰。
●根据应用的I/O特性不同，可以用多种不同的方法优化每个分区的分段大小。
分段尺寸可设置为4kB,8KB,16KB,64KB,256KB,512KB等等。可调的分段尺寸将大大提高缓存访问的命中率。
对于4KB的I/O数据，8KB的分区将比16KB的分区大大提高访问命中率
●根据应用的可靠性要求不同，对Cache的使用率要求不同，对可将每个分区的
缓存设为镜像模式、无镜像模式
每个分区对应的磁盘LU可选择不同的条带大小，尺寸可由16KB,64KB,64KB 一直增长到128KB，最终实现分区缓存数据写入磁盘的优化操作
可调磁盘条带大小——Striping Size
综上所述，分区技术为模块化存储设备提供存储虚拟化的高级能力，最终为应用系统提供全方位的存储服务质量支持。
2.4高安全性24×7运行保障
与HDS USP系列相似，HDS AMS 2500也采用了全冗余结构设计，保证业务的连续性。与HDS USP V一样HDS AMS 2500也支持I/O通道故障切换软件HDLM或其它软件如：HP PV-Link，Veritas VxVM，IBM MPXIO等。
采用虚拟端口技术简化了主机连接，保障了系统的安全性
在没有主机存储域技术的时候，异构主机平台实施数据集中时，用户需要为存储端口的配置花费很多精力；这因为不同的主机与存储系统间的SCSI指令是有区别、互相排斥的，这样在一个混合的环境中有些主机平台是不能够与其他平台共享一个物理连接；即使是使用交换机的分区管理也会造成系统的严重隐患。HDS公司提出了HSD技术，就是在存储系统的物理端口上划分出不同的逻辑端口，每个逻辑端口可以设定独立的对应主机连接特性，保证SAN环境中能够在节约端口资源的情况下保证系统的安全。HSD
（HOST STORAGE DOMAIN）如下图：每个物理端口可以有128个主机存储域，每个逻辑端口都可以有自己独立的连接参数设定和LUN映射，每个逻辑端口可以有256个LUN映射。并且通过HDS公司的HSD技术可以在一个物理端口中有128个LUN 0，这种技术是HDS独有的；在有些SAN技术中，实现一些功能LUN 0 是必须的，例如SAN BOOT等。通过HSD技术还可以方便用户在SAN环境中的Performance On-Demand系统实施；通过划分逻辑端口，可以方便的将异构服务器同时连接到一个物理端口上，这样可以将对系统要求不高的服务器共享连接到一个物理端口。
主机存储域与逻辑端口
SAN环境下LUN的安全保护—SANtinel
在SAN环境中对LUN的安全管理是非常重要的。要防止操作员误操作而引起的数据损坏需要对整个存储系统进行必要的安全管理。HDS公司的SANtinel数据安全管理软件可以提高在复杂异构的SAN环境中的数据安全性。它允许用户在HDS AMS 2500系统中通过HBA卡的World Wide Name(WWN)的安全管理来控制主机对逻辑单元（LUN）的访问。每个LUN可以被设定与1到128个WWN通信，也可以限制某个或某些主机对这个LUN的访问。这个功能可以使其他主机看不到被保护的LUN并无法访问存在其上的数据。SANtinel可以在任何光纤通道端口被启动，并可在端口级进行开关。
LUN安全管理
主动的全局热备技术保障数据安全
RAID 6、RAID 5和RAID 0+1等具有冗余数据保存的RAID技术能够保证在RAID组中有1个磁盘损坏的情况下数据不丢失，但为了保证数据安全通常阵列系统厂商都支持动态备盘技术。使用动态备盘技术在RAID组中有1个磁盘损坏的情况下可以对系统性能影响比较小的情况下恢复损坏磁盘上的数据。
动态备盘技术
如上图，在某个时刻一个RAID组中的一个磁盘发生错误的数量超过系统定义的错误日志指标后，HDS AMS系统微码会自动启动动态备盘将有错误的磁盘上的数据复制到全局动态备盘上，在这个过程中不需要通过其它磁盘上的数据进行XOR计算。因此整个RAID 5磁盘组的性能影响降低到最低。在完成动态备盘复制后进行错误磁盘更换时，数据将从动态备盘上拷贝回更换的磁盘上也同样不用进行XOR计算。当错误磁
盘不能够进行读写操作时，HDS AMS的系统微码不能进行动态备盘操作，此时系统会通过Correction Copy的方法进行数据恢复，如下图
Correction Copy操作
可以看到，虽然在进行Correction Copy时服务器依然可以进行正常大I/O操作，但是由于RAID 5组中的所有磁盘都要参与XOR计算因此性能会非常差。
HDS公司深刻意识到数据对用户的重要性，因此在微码中对磁盘错误监测有非常严格的要求，在磁盘只有非常微小的错误时就会启动动态备盘；因此HDS公司对磁盘的品质要求也是非常苛刻的。通过HDS AMS系列的图形化管理软件可以看到系统在出厂时定义的磁盘错误检测的Threshold并且可以实时报告任何一个磁盘的错误计数，通过Threshold定义，当磁盘可恢复错误或不可恢复错误数累计超过定义的数字HDS AMS系统微码就会启动动态备盘操作。用户也可以通过管理软件实时观察当前磁盘的错误数量的累计计数。
图形化管理的I/O通道管理软件保证主机I/O操作的连续性
HDLM（Hitachi Dynamic Link Manager）是HDS公司提供的安装在主机端的存储通道传输管理工具软件。HDLM提供主机到存储系统的I/O通道负载平衡和故障切换功能；增强了主机系统的数据可得性。虽然存储系统通过RAID技术对数据进行了保护，但是单纯的存储系统是不能够提供整个I/O系统的端到端的保护的。主机端到存储系统的整个I/O路径中发生了故障如：HBA失效、FC交换设备故障、连接电缆断开等会中断主机端对数据的访问；HDS公司提供的HDLM软件，通过对主机到存储的冗余I/O路径的管理实现负载均和故障切换；保证了24 7业务不间断的运行。
HDLM是基于服务器端的GUI解决方案，能够提供
1．支持SCSI和FC的连接方式
2． 在SAN 环境中能够自动的发现主机到存储的路径
3． 支持I/O 路径的自动故障切换和恢复回切
4． 支持多通道的负载均衡技术
5． 支持命令行／图形界面／API 接口
6． 支持所有的HDS 存储系统
HDLM 软件的特点是
1． 高可靠：通过服务器的多条通道实现I/O 通道自动的故障切换和恢复回切提高
了服务器端数据访问的安全性和性能。
2． 高性能：通过多条I/O 通道的负载均衡提高了应用系统数据访问的性能，进而
有效改善了应用系统的性能。
3． 易安装：HDLM 能够自动查寻主机端到存储端的路径，这种查寻无论是直连的
DAS 结构还是复杂的SAN 结构都可以自动完成。因此HDLM 安装完
成后不需要复杂的配置就可以使用了。
HDLM 的工作方式
I/O 通道故障切换和负载均衡—HDLM
HDS
HDLM对I/O通道进行实时控制，检测每个通道的状态；当有任何一个通道发生故障时自动将I/O切换到其它健康的通道上；同时，HDLM会自动记录整个操作过程。HDLM能够支持所有的HDS存储系统，并且在功能上基本相同。
同时AMS2000借鉴了高端USP V的技术，做到了前后端口的分离，在多通路访问中做到了真正的负载均衡，最为重要的是：当一条链路故障时，没有以往中端存储的路径切换，也没有任何的访问中断，保证了更高的可用性。
从HDLM 5以后，用户可以通过图形化界面管理服务器的I/O通道，极大的方便了用户对系统的维护，并且配合HiCommand Device Manager用户可以实现集中的全局管理。在HDLM图形化管理界面中可以对Server到存储的通道进行Online，Offline 等手工操作同时还可以看到每一个路经的I/O计数。下图是HDLM 5的图示：
HDLM的图形化管理
2.5海量容量扩展和灵活的容量管理
HDS AMS 2500系统最大容量可以配置480块磁盘，在使用1TB磁盘的情况下可以达到480TB的磁盘容量，并且支持不同容量的硬盘混装。不论是增加磁盘还是增加新的RKA，HDS AMS 2500系统允许用户在线情况下扩展容量。HDS AMS 2500不仅在硬件扩充上非常容易，而且在容量管理上也非常灵活，可以实现在线的RAID扩展，也可以实现LU的在线扩展甚至缩小。同时AMS2500继承了原有的卷迁移功能，使容量的变化乃至数据的调整都非常方便和自由。