存储架构技术建议书

某某大学存储架构技术建议书H3C通信技术有限公司2008年4月某某大学存储架构建议书 2021-09-21H3C 通信技术有限公司第 2 页, 共 42 页目录第1章 H3C存储简介.4第2章 存储技术发展趋势 .4第3章 需求分析 .63.1 某某大学现状.63.2 存储架构分析.73.3 某某大学存储系统需求.8第4章 存储架构设计方案 .104.1 方案设计.104.2 实施规划.12第5章 集中存储解决方案 .125.1 IP SAN集中存储实现虚拟服务器的文件共享 .125.2 H3C存储简介.135.3 产品特点.145.4 方案特点及优势.185.4.1 方案特点.185.4.2 方案优势.195.5 软件描述.215.5.1 Storage Management Tool功能概述.215.5.2 卷管理.225.5.3 监控管理.235.5.4 与Quidview集成.24第6章 CDP（持续数据保护）方案详述.256.1 多种数据保护方案对比.256.2 总体方案描述.276.3 方案实施阶段描述.286.4 CDP特点描述.296.4.1 用更先进的持续数据保护（CDP）技术替代了陈旧的磁带库备份方式.296.4.2 明确的RPO（数据恢复点目标）和RTO（数据恢复时间目标）.296.4.3 整个系统设计支持系统性能、容量、距离和功能四个纬度的可扩展.306.4.4 能感知应用，确保数据完整性的机制.306.4.5 管理简单、实施方便.30某某大学存储架构建议书 2021-09-21H3C 通信技术有限公司第 3 页, 共 42 页6.4.6 彻底消除了封闭技术带来的不兼容和后期品牌锁定.30第7章 数据备份 .317.1 数据备份实施描述.317.2 数据备份功能描述.317.3 数据备份介质选择.327.3.1 磁带备份的困扰.327.3.2 基于磁盘的备份.347.3.3 D2D 备份.347.3.4 VTL备份.35第8章 服务器系统保护 .35第9章 灾备中心建设 .379.1 容灾方案描述.379.2 方案特点.399.2.1 实现了对“灾难”的分类对待和有针对性的恢复措施.399.2.2 持续数据保护效果比磁带库备份更好，并且可以应对软灾难.399.2.3 全线产品均支持容灾部署.399.2.4 服务器和重要的个人电脑可以低成本的轻松接入.399.2.5 支持基于现有的网络链路环境实现容灾.409.2.6 块增量扫描技术，最低的带宽实现远程容灾.409.2.7 基于网络层的数据容灾，对主机零干扰.409.2.8 能感知各种数据库等应用，确保容灾或备份过程中的数据完整性.409.2.9 管理简单、方便.409.2.10 优质的服务保障.41某某大学存储架构建议书 2021-09-21H3C 通信技术有限公司第 4 页, 共 42 页第第 1 章章 H3C 存储简介存储简介H3C公司致力于基于IP技术的设备与应用的研究、开发、生产、销售及服务，为企业、公共事业和家庭用户提供全系列IP网络产品和全业务解决方案。H3C是目前全球唯一拥有路由器、以太网交换机、WLAN、IP存储、安全、VoIP 、视频、SOHO产品及软件管理系统等在内的多层次、全系列基于IP网络产品的全业务解决方案提供商。H3C洞悉世界范围内兴起的IT新时代技术整合浪潮。SOA、网格技术、效用计算、OnDemand等新兴技术和观念，正在深刻地改变着今日IT世界的格局。H3C公司根植于对IP技术的深刻理解和长期技术积累，构建了新一代Neocean自适应网络存储系列产品。以IP存储、WSAN（广域SAN）、网格存储、虚拟存储、数据应用服务技术五大技术群，构建了新一代自适应网络存储体系。Neocean自适应网络存储，将成熟的IP技术融入存储，加入了新兴的CDP、数据复制、VTL、网格等先进技术，以面向应用、面向服务的IT新时代基础设施建设要求为目标建构新一代存储体系，充分体现了基础架构围绕IP融合，通过中间件为应用提供硬件资源服务的行业发展方向。第第 2 章章 存储技术发展趋势存储技术发展趋势信息或数据在IT系统中，总是必然处于“计算”、“存储”、“传输”三个状态之一。这三个方面也正好对应于整个IT技术的三个基础架构单元计算、存储和网络。传统上，主机系统既负责数据的计算，也在通过文件系统、数据库系统等手段对数据进行逻辑和物理层面的管理，而存储设备，则是以直连存储（DAS）方式连接在主机系统中。然而，由于历史发展的原因，各种标准和各种版本的操作系统、文件系统拥挤在用户的系统环境中，使数据被分割成杂乱分散的“数据孤岛” (data island)，无法在系统间自由流动，自然也就谈不上设备的充分利用和资源共享。有鉴于此，人们开始寻找存储网络化和智能化的方法，希望通过提高存储自身的数据管理能力，独立于主机系统之外，以网络方式连接主机和存储系统，以设备资源透明的方式为计算提供数据服务。从而将数据管理的职能，从标准混乱、应用负荷沉重的主机中分离出来。在网络存储的发展过程中，SAN（存储区域网络）和NAS（网络附加存储）得到了迅某某大学存储架构建议书 2021-09-21H3C 通信技术有限公司第 5 页, 共 42 页速的发展。NAS是一种直接利用局域网，基于文件的存储架构，存储数据的传输也是基于局域网。NAS的最大优点是可以很容易实现异构平台的文件共享，NAS的另一个优点在于其扩展性，因为存储单元可以比较容易地加入到网络中。然而，NAS存储在数据备份或存储过程中会占用网络的带宽，可扩展性有限，并且访问需要经过文件系统格式转换，所以是以文件一级来访问，不适合Block级的应用，尤其是要求使用裸设备的数据库系统。而SAN存储架构的出现弥补了NAS的不足，为存储系统的发展产生了巨大的推动力。SAN（Storage Area Network）存储区域网络，是一种通过网络方式连接存储设备和应用服务器的存储架构，这个网络专用于主机和存储设备之间的访问。当有数据的存取需求时，数据可以通过存储区域网络在服务器和后台存储设备之间高速传输。FC光纤通道技术使得存储系统的可升级性、稳定性、可用性和性能都大大加强。不过，它最大的优势是集中的管理，这就降低了总拥有成本。光纤通道主要应用在某些重要业务和高性能应用，如数据中心环境。然而，在过去8年以FC协议为主的SAN存储系统建设中，人们逐渐发现FC协议虽然基本解决了传输速度和扩大容量的问题，却难以完全承担起存储系统独立化的重任。FC SAN的互操作性仍是实施过程中存在的主要问题。SAN本身缺乏标准，尤其是在管理上更是如此。虽然光纤通道（Fibre Channel）技术标准的确存在，但各家厂商却有不同的解释，于是，互操作性问题就像沙尘暴一样迎面扑来，让人猝不及防。这就导致了FC兼容性差、成本高昂、扩展能力差、异构化严重的问题。在存储以SAN的名义独立走上IT舞台的同时，IP和以太网技术在网络领域突飞猛进，在同样1997-2005的8年中，主流商用协议标准从10M发展到了10G，整整提升了1000倍，行业的发展动力和技术标准的成熟性已无可争辩。IP技术已经成为整个IT行业中最成熟、最开放、发展最迅速、成本最低、管理最方便的数据通讯方式。在经历了FC SAN发展的过渡性尝试后，整个行业开始考虑将FC传输技术替代为更加成熟可靠、成本更低的IP技术，以适应广域网数据应用、大规模服务器数据集中、海量数据存储等应用对新一代存储系统的要求，同时为“随需应变”的IT新时代到来，奠定坚实的开放化标准基础。2003年，以IBM等公司共同发起的iSCSI（Internet SCSI）协议，通过IETF组织的审议，公布为RFC标准。iSCSI协议实际就是将标准的SCSI存储访问指令，打包到TCP/IP中进行传输。iSCSI标准一经公布，就以其低成本、高可管理性、天然的跨广域数据传输和管理能力、海量组网能力得到了业界的青睐。基于iSCSI协议构建的IP SAN存储，已崭露头角，成为新某某大学存储架构建议书 2021-09-21H3C 通信技术有限公司第 6 页, 共 42 页一代存储系统的标准，成为IT新时代围绕IP技术进行的网络与存储融合的标志性技术。由于iSCSI协议将SCSI数据传输的基础从封闭昂贵的FC协议转移到IP之上，使存储系统突破了长期困扰着存储系统的兼容性、成本和管理性桎梏，使存储网格、广域数据传输、大规模服务器数据集中、远程容灾、高性能交换式存储架构等存储技术脱下昂贵的外衣，成为广大行业客户均能轻松获得的最新存储技术。随着iSCSI技术的完善，数据块级的存储应用将变得更为普遍，存储资源的通用性、数据共享能力都将大大增强，并且更加易于管理。随着千兆以太网的普及以及万兆以太网络的成熟，IP存储必然会以其性价比、通用性、无地理限制等优势飞速发展，iSCSI技术将联合SCSI、TCP/IP，共同开创网络存储的新局面！第第 3 章章 需求分析需求分析3.1 某某大学现状某某大学在网络日趋完善的基础上，开始建设计算平台和存储平台。现已选定VMware整合现有的服务器资源，满足相关应用的计算需求。此外，还需要搭建存储平台，满足不同应用系统的存储、备份、连续数据保护、灾难恢复的要求。当前，某某大学的现状如下：1、 数据库服务器2、 OA 服务器等3、 其他应用服务器4、 邮件服务器大部分服务器均采用机内硬盘存储，使用RAID卡作为数据保护的手段。数据备份等应用依托于单机分散存储的环境运行。现有一台H3C的IX1000存储系统，用于视频资料的存储。现有应用系统拓扑图如下：某某大学存储架构建议书 2021-09-21H3C 通信技术有限公司第 7 页, 共 42 页其他应用服务器系统现状数据库服务器OA服务器邮件服务器3.2 存储架构分析我们认为，在信息日益膨胀的今天，存储系统应该得到和主机、网络、应用一样的重视。未来的信息系统规划和建设，必须从主机、存储和网络这三个方面入手，取得最佳的均衡，从而得到功能强大、扩展性强、易于管理、高投入产出的信息系统。反观某某大学的信息系统，我们可以看到存储系统还是处于依附于服务器的从属设备的地位，如数据库服务器、OA服务器都直接使用本级的内置硬盘进行存储数据。由于在信息系统建设之初，并没有针对存储系统做一整体规划，所以存储系统是伴随着应用系统的建设、服务器个数的增加而无序的发展着，存在着资源分散，管理繁琐等问题。存储系统的现状既不能满足某某大学对信息系统的要求，也不符合当前存储技术发展的趋势。经过详细的调研和分析，我们认为主要面临以下问题和困难：1 1、存储容量不足、存储容量不足目前，存储系统的容量已经不能支撑信息系统的正常运行，需要对存储容量进行扩展。2 2、 扩展能力差扩展能力差磁盘阵列和服务器内置硬盘的存储方式受空间和接口数量的限制基本不具备扩展能力，要增加存储空间，必须更新或增加服务器和存储设备。某某大学存储架构建议书 2021-09-21H3C 通信技术有限公司第 8 页, 共 42 页3 3、 空间利用率低空间利用率低存储资源内置和直接连接的方式都严重制约了存储空间的共享能力，即使存储设备有多余的空间也很难提供给其他服务器直接使用。4 4、 管理复杂繁琐管理复杂繁琐存储系统体系架构的落后，导致了存储设备重复投资较明显，每当有新的应用系统上线就需要为之配备单独的存储设备，多年下来必然导致多种类型的设备共存，各自的特性和管理方式都不相同，直接增加了管理和维护工作的难度；5 5、 大量的服务器运行在无系统保护的环境中大量的服务器运行在无系统保护的环境中某某大学有大量的WINDOWS服务器，大部分数据单机运行，没有配置成双机的高可靠环境。这样一来，任何软硬件故障、病毒都会导致服务器宕机，业务停顿。通过上述分析我们可以看出，某某大学信息系统的应用系统和数据的数量已经累积到通过上述分析我们可以看出，某某大学信息系统的应用系统和数据的数量已经累积到了一定的水平，必须在存储系统的体系架构层次上做出合理的调整。如果还仅仅通过增加了一定的水平，必须在存储系统的体系架构层次上做出合理的调整。如果还仅仅通过增加更多的硬盘、购买更多的存储设备来实现空间的扩展，只能是更多的硬盘、购买更多的存储设备来实现空间的扩展，只能是“头痛医头头痛医头”，不但不能从，不但不能从根本上解决问题，还会为今后整个系统的发展带来更大的困难。我们建议首先采用先进的根本上解决问题，还会为今后整个系统的发展带来更大的困难。我们建议首先采用先进的IP-SANIP-SAN架构的存储设备来增加存储系统容量时，然后把相关的存储设备进行整合，最后将架构的存储设备来增加存储系统容量时，然后把相关的存储设备进行整合，最后将分散在各种存储设备的数据整合到一个统一的平台之上，进行统一管理。分散在各种存储设备的数据整合到一个统一的平台之上，进行统一管理。3.3 某某大学存储系统需求1、 集中存储为了满足应用系统对于存储的需求，并考虑到性能、扩展性、可靠性等因素。某某大学计划建设存储区域网络（SAN），来统一为应用系统提供存储服务。这样即可以有效的提高整套系统的存储利用率，简化管理和维护的工作量，并且有利于实现数据的集中备份；同时利用SAN存储局域网的融合性和可扩展性，实现“服务器群SAN网络存储池”新一代IT架构，保护用户投资，降低用户的总拥有成本（TCO，Total Cost of Ownership）。某某大学的服务器的操作系统包括AIXSolarisLinuxWindows等主流的操作系统，SAN需要能够支持这些异构的环境。并且在整合的时候要充分考虑到成本的因素，如交换机、某某大学存储架构建议书 2021-09-21H3C 通信技术有限公司第 9 页, 共 42 页主机适配器（HBA）等。2、 简化管理存储设备在一个企业中的异构化现象十分普遍，为保证存储空间的可管理性和减少SAN结构的复杂性，方案应采用先进、简便的IP-SAN技术和相应的管理软件，保证大数据量简便管理并能够充分发挥系统性能。3、 存储容量的需求综合考虑到各类存储需求后，某某大学预计第一期整体需要存储空间为30TB。其中重要的在线数据为10TB，需要提供网络硬盘功能实现存储资源的20TB。在在线数据中，有4TB的重要的数据库信息需要系统提供高等级的数据保护。4、 存储容量扩展随着业务的发展，数据库和各种应用系统也需要越来越多的存储空间。这就要求存储系统能够方便的扩充存储空间。5、 完善数据管理某某大学承担着繁重的科研工作，为了保障科研工作的顺利进行，有必要完善数据管理工作，实现更好的数据存储和保护。6、 系统实施规划在系统实施规划上，某某大学可以按照存储设备的规划，分步实施整个系统。某某大学存储架构建议书 2021-09-21H3C 通信技术有限公司第 10 页, 共 42 页第第 4 章章 存储架构设计方案存储架构设计方案4.1 方案设计在IP-SAN的方案设计中，共分为四个部分，分别是集中存储、持续数据保护、数据备份以及灾难恢复。集中存储将要搭建IP SAN的存储架构，提供15TB的可用容量。其中5TB重要的业务数据存储在H3C的Neocean IX3080产品的高速SAS磁盘中，采用SATA磁盘，为影像资料等提供10TB空间。同时，配置一台虚拟化平台，用于对异构存储设备的兼容管理。利用现有的一台IX1000，配置12TB磁盘，对重要的业务系统进行持续数据保护，提供最快10秒钟的系统恢复速度（RTO），最少10分钟的数据损失量（RPO）。保障业务系统的连续进行。采用备份软件建设统一的备份环境，完成分散的多台服务器数据备份。备份介质可以选择12TB的虚拟磁带库DL1000。应用服务器系统保护能够实现对应用服务器数据和系统的“克隆”，一旦出现数据损坏、系统崩溃的情况，能够快速地进行恢复，保证系统的正常运行。在学院路校区的灾备中心中，采用一台IX3040作为灾备存储，配置30TB磁盘，为主校区的全部数据提供灾难备份。在集中存储中，以IX3000为核心存储系统，支持采用多块网卡的高可靠性设计，完全某某大学存储架构建议书 2021-09-21H3C 通信技术有限公司第 11 页, 共 42 页能够满足数据库服务器等关键业务对于存储区域网络的性能和可靠性的要求。所有需要连接IX3000的服务器，如数据库服务器，只要安装千兆网卡，并安装软件的iSCSI Initiator，就可以通过以太网获得存储设备，从而不需要购置价格昂贵的HBA卡。主流的操作系统AIXSolarisLinuxWindows都支持这种千兆网卡加软件的iSCSI Initiator的实现方式。对于那些对于CPU负荷比较重的服务器，可以安装通过iSCSI的HBA卡的方式连接到系统，将部分存储运算交给HBA卡完成，从而减轻主机CPU的负荷。某某大学将会采购多种服务器邮件等应用，IX3000能够利用多种集群软件实现双机热备。例如IBM集群软件HACMP，ROSE等，保证Oracle数据库等系统的高可用性。IX3000还可以通过DynaPath为应用主机提供多链路负载均衡和故障切换功能。为了实现多链路冗余，数据库服务器需要在原有2块网口的基础上，增加新的网卡，或者增加iSCSI的HBA卡。日后如果需要扩展应用服务器的存储，可以随时安装操作系统所对应的iSCSI Initiator，配合以太网卡连接到存储系统。IX3000通过划分不同的卷，以保证各个应用系统互不干扰。除了作为主存储设备的IX3000以外，H3C建议选购一台IV5000虚拟化存储设备，用于存储设备的整合和管理，如果后期采购中，购置了其他厂商的存储设备，可以通过IV5000数据管理平台整合全部存储设备，进行统一的配置管理（集中存储解决方案参见第5章。）。为了保护重要应用系统的数据安全，提供快捷的恢复方式，采用持续数据保护（CDP）。把IX3000上的文件数据按照一定的策略以异步的方式复制到近线存储设备上，近线存储由一台IX1000T组成（详见第6章CDP数据保护）。还有很多应用服务器处于单机运行的状态，推荐采用备份软件对这些服务器进行数据备份，考虑到数据存储的可靠和方便，建议将数据备份到DL1000虚拟磁带库上（详见第7章数据备份）。此外，为了保护应用服务器（微软系列操作系统）的正常运行，还在应用服务器上部署DiskSafe，能够应用服务器的操作系统和业务数据备份到后台的IX1000T上；在应用服务器出现故障的情况下，可以快速恢复或者远程启动（需要相关硬件支持），从而实现系统级的备份和保护（详见第8章服务器系统保护）作为数据保护的最后一道屏障，H3C还能够在现有本地保护的基础上，建设远程灾难恢复系统，实现对灾难的防护。（详见第9章灾备中心建设）某某大学存储架构建议书 2021-09-21H3C 通信技术有限公司第 12 页, 共 42 页4.2 实施规划以上建议方案可以按照某某大学的规划分步实施的：1、 建立集中存储系统此阶段重在实现存储架构的搭建，而不在于将所需的存储容量一次扩展到位。例如，可以首先实现部分服务器的接入，实现2TB的存储空间。然后通过系统一段时间的运行，了解掌握SAN存储架构的运行特点和操控方法。按照业务的发展，随时可以扩展存储容量，增加接入的服务器台数，最终建立完整的分散应用，集中存储的体系架构。为应对数据量的爆炸式增长做好准备。2、 建立连续数据保护系统随着存储架构的完善，由于硬件故障导致数据丢失的概率已经降低到可以接受的程度。IX3000的可靠性高达99.999%。这时，逻辑错误、人为的误删除、病毒等“软灾难”就成为数据安全的最大威胁。为了有效的应对“软灾难”为数据安全带来的不利影响，必须着眼于数据多版本保存、系统的快速恢复的角度来建设数据保护系统。此时，传统的磁带备份在系统恢复时间上、备份间隔上就不能很好的满足系统的需求，必须采用先进的技术，建立基于备份+容灾的持续数据保护3、 建立对应用服务器的系统和数据保护同样，为了保护系统的安全，对于那些应用服务器，提供一种经济，简便的数据系统保护办法。4、 建立灾备系统最终，为校园数据中心建设统一的灾难恢复系统。第第 5 章章 集中存储解决方案集中存储解决方案5.1 IP SAN 集中存储实现虚拟服务器的文件共享方案中，我们建议采用 IP SAN 集中存储方式，这样可以将每个虚拟机的文件系统创建在共享的 IP SAN 集中存储阵列上，VMware VMFS 虚拟机文件系统，是一种高性能的群集文件系统，允许多个 ESX Server 安装同时访问同一虚拟机存储。支持通过 VMware VirtualCenter、VMware VMotion 技术、VMware DRS 和 VMware HA 提供的基于虚拟化的分布式基础结构服务。由于 VMware 的虚拟架构系统中的虚拟机实际上是被封装成了一个档案某某大学存储架构建议书 2021-09-21H3C 通信技术有限公司第 13 页, 共 42 页文件和若干相关环境配置文件，通过将这些文件放在 SAN 存储阵列上的VMFS 文件系统中，可以让不同服务器上的虚拟机都可以访问到该文件，从而消除了单点故障。5.2 H3C 存储简介Neocean IX3000系列是H3C公司推出的全新中高端网络存储产品，定位于性能要求高、业务需求丰富的各种数据应用，是高性能、高品质、高智能的IP存储系统。IX3000系列采用先进的设计理念和体系架构，融入SAS、多核处理器、缓存镜像、多协议负载均衡等多项先进的数据处理和传输技术，保证了系统的高可靠性、高性能和强大的扩展能力。IX3000系列还提供丰富的软件功能，提供从在线到近线、从本地到远程的全面可靠的数据保护，轻松实现存储容量动态扩展、连续数据保护、远程数据灾备和海量数据迁移，与Neocean全系列存储产品配合，为用户提供多层次、跨地域的存储解决方案，满足用户对于数据管理的各种需求。某某大学存储架构建议书 2021-09-21H3C 通信技术有限公司第 14 页, 共 42 页 IX3000包括IX3040和IX3080两个型号。其中，IX3040具有8个前端千兆网口，支持224块磁盘，满足较重负荷的电子邮件/即时消息、大中型数据库、WEB服务等应用的存储需要；IX3080具有16个前端千兆网口，支持336块磁盘，满足高性能应用、IO操作频繁的OLTP 或电子邮件以及其他高要求应用领域的存储需求。5.3 产品特点（一）先进的体系架构，高性能的存储平台（一）先进的体系架构，高性能的存储平台“10G+”“10G+”磁盘访问通道磁盘访问通道后端磁盘访问带宽的限制，往往成为整个存储系统的瓶颈，IX3000采用先进的SAS总线技术，每条SAS总线能够提供超过万兆（12Gbit/s）的访问带宽，大幅度提高了后端磁盘访问通道的性能。72Gbit/s磁盘访问带宽：磁盘访问带宽：SAS是一种先进总线技术，以串行通讯为协议基础架构，采用SCSI-3扩展指令集，综合了现有并行SCSI和串行连接技术的优势，并能兼容SATA设备。此外，SAS特有的宽端口技术，可以在一条链路上整合多条物理通道，使传输带宽得到成倍的提升。IX3000后端采用SAS通道作为控制器和磁盘的数据交换链路，提供高达72Gbit/s的数据交换带宽。相比传统光纤环路结构，从传输带宽、效率、可靠性方面，都带来巨大的提升。超高交换带宽：超高交换带宽：控制器和磁盘柜之间的SAS通道均采用4路宽端口设计，单条通某某大学存储架构建议书 2021-09-21H3C 通信技术有限公司第 15 页, 共 42 页道可提供12Gbit/s的数据交换带宽，远远超过了光纤的4Gbit/s带宽。整个系统最多采用了6条SAS宽端口链路，共提供72Gbit/s的数据传输带宽，使控制器和磁盘的数据交换能力得到飞跃。多通道并发访问：多通道并发访问：在光纤环路的结构中，存储控制器在同一时间只能与一块硬盘进行数据交换，通道的带宽往往得不到有效的利用。SAS特有的多端口多通道设计和点对点传输机制，允许存储控制器在同一时间可以与多块硬盘进行数据传输，不仅大大提高了数据的传输速度，而且使通道的带宽得到了有效的利用。冗余和负载均衡：冗余和负载均衡：一条光纤环路只有一条通道，如果该通道发生故障，那么整个环路的传输将会中断。一条SAS链路的多个通道之间具备冗余和负载均衡功能，在4路宽端口设计中，在3条传输通道发生故障的情况下，仍然可以进行数据传输，大大提高了链路的可靠性。全交换智能磁盘柜：全交换智能磁盘柜：IX3000磁盘柜采用SAS交换技术，其内部交换吞吐量高达72Gbit/s。每个磁盘都有独立的数据访问链路，不受其它磁盘的干扰，完全避免环形架构下多块磁盘共享带宽导致性能下降的问题。领先的磁盘技术领先的磁盘技术IX3000支持SAS磁盘和SATA磁盘混插，其中SAS磁盘采用双端口、全双工的串行传输，不仅继承了传统SCSI磁盘的高可靠性和易管理性，而且进一步提高了数据的传输能力。IX3000使用的SAS磁盘转速15000转，平均无故障时间（MTBF）高达140万小时，适合对性能尤其是随机读写性能要求极高、访问密集的高性能业务应用。IX3000使用的企业级SATA磁盘，平均无故障时间（MTBF）也高达120万小时，在保证用户业务高可靠性的同时能够有效的降低用户的投入和使用成本。高性能多核存储控制器高性能多核存储控制器IX3000存储控制器在设计上融入多核处理器、PCI-E总线、FBD内存等多项业界领先的数据处理技术，保证了控制器的高I/O性能和业务扩展能力。多核处理器：多核处理器：IX3000选用Intel高性能多核处理器，该处理器基于65nm工艺，采用“双独立总线”，支持新一代的处理器虚拟化（VT）技术，处理性能比同频率Intel至强单核处理器提升300以上。IX3000集成4个双核处理器，提供更快更可靠的存储能力、更强的虚拟化能力和更快的IO处理能力。PCI-E高速总线：高速总线：在控制器的内部互联上，IX3000选用PCI-E总线接口标准。PCI-E采某某大学存储架构建议书 2021-09-21H3C 通信技术有限公司第 16 页, 共 42 页用业界领先的点对点串行传输，每个设备都有自己的专用连接，不需要向整个总线请求带宽，从而大大提高了数据传输率。存储控制器内部采用的多条高速PCI-E总线，为多核处理器、多主机通道、SAS磁盘通道之间提供了万兆数据交换的纽带，保证了端到端无阻塞的数据传输能力。此外，IX3000的存储控制器采用新一代串行传输FBD内存，支持内存多通道同时读写，提供比DDR更快的内存访问速度和更好的扩展能力；采用独立的硬件RAID处理模块，在提供高效的磁盘访问的同时，大幅度减轻了处理器的计算负担。（二）全方位的高可用设计，确保数据可靠（二）全方位的高可用设计，确保数据可靠Neocean IX3000采用多项高可用技术，提供全面的系统故障保护，最大限度的保证用户数据的可用性和安全性。多路径冗余和控制器负载均衡多路径冗余和控制器负载均衡IX3000存储控制器集成路径冗余和智能负载均衡功能，提供从应用服务器到存储阵列的端到端的业务分担和冗余保护。在主机访问链路、磁盘访问通道、存储控制器出现故障时，能够避免单点故障，保证存储业务的连续性。更重要的是，不管是路径切换还是控制器切换，整个过程都不需要应用主机的参与，最大限度的减少了对应用的影响。写缓存镜像和数据保护写缓存镜像和数据保护IX3000采用写缓存镜像技术，同一份数据被同时写入到两个控制器的缓存当中，避免了由于单个控制器失效所导致的缓存数据丢失。此外，系统为写缓存配置了后备电池保护，能够提供长达100小时的断电数据保护。冗余电源保护冗余电源保护IX3000的主要部件全部采用冗余电源设计，当其中一路电源发生故障时，另一路电源仍可支持正常工作。对于处于核心位置的存储控制器，专门采用了2+2的冗余电源保护，提供了更高的可靠性。此外，电源支持热插拔和在线更换，并提供完善的保护功能，能够在输出过流、输出短路、输出过压等异常情况下保证设备的安全性。（三）丰富的软件功能，多样化的解决方案（三）丰富的软件功能，多样化的解决方案IX3000提供丰富的数据管理功能，比如全自动连续数据快照、网络复制、快照代理、DiskSafe等，实现了从在线到近线、从本地到远程的数据保护，为用户轻松提供多层次、跨地域的存储解决方案。全自动连续快照：全自动连续快照：IX3000支持TimeMark全自动连续快照功能，可以按策略为数据卷某某大学存储架构建议书 2021-09-21H3C 通信技术有限公司第 17 页, 共 42 页自动创建基于增量的多时间点标记（可达255个）。创建时间点标记策略可随需制定，比如每天晚上12点创建，每隔1个小时或每隔10分钟创建等等。当发生软件程序导致的数据损坏、病毒破坏、意外删除及其它人为误操作引起的数据丢失或错误时，可以通过对合适的时间点标记进行“回滚”来快速恢复数据。该功能特别适用于关键性业务的连续数据保护。TimeView（与TimeMark同时提供）：TimeView可将数据卷的任意时间点状态抓取出来，作为一个独立的数据卷提供给主机，用于数据测试、数据分析和数据备份。TimeView是在生产卷出现故障时查找正确时间点数据的重要工具，每一个TimeMark标记的时间点，都可以作为这样的数据卷提取出来进行分析。数据快照拷贝（与TimeMark同时提供）：IX3000系列还支持数据快照拷贝（也称数据卷克隆或者卷拷贝）功能。快照拷贝是对源数据卷从物理上“克隆”出一个数据完全一致的卷，这个克隆卷与原数据卷是物理上完全独立的两个卷，原数据卷的损坏不会影响克隆卷。网络复制：网络复制：IX3000基于IP的网络复制可以为用户数据实现异地的备份，在发生意外灾难时能够对数据进行快速恢复，确保用户的业务持续性。IX3000的内部系统会智能地将指定卷虚拟划分为最小以512字节为单位的数据块，在应用系统不断修改数据时，IX3000会智能地识别出那些被更改的数据块，只将这些数据块复制出去，而不是整个文件、整个表或者整个目录。这样就保证了复制在最短时间、最低带宽连接要求情况下高效实现。IX3000的远程复制功能支持基于时间间隔、数据增量和设定时间点三种策略复制模式，可根据应用需求进行灵活的设置。IX3000的复制技术同时还能提供加密和压缩可选项，能够对特殊业务数据进行特殊处理，保证数据的安全性和带宽利用的最大化。此外，IX3000还支持自适应复制功能，可将写入主资源的每一个IO实时复制到副本资源上，最大限度的降低灾难发生时的数据丢失量。主机数据一致性（快照代理）：主机数据一致性（快照代理）：当主机应用程序正常运行时，部分数据并未写到后端磁盘上，而是驻留在主机内存中。如果仅仅是对磁盘中的数据进行快照操作，就往往会发现快照出来的数据“不对”，与预期中的数据不一致。IX3000为用户提供了快照代理功能，保证了用户在设定了TimeMark、复制策略后，IX3000在按照指令执行这些操作时会自动与主机端的快照代理联动，自动通知快照代理将应用程序暂留在内存中的数据“刷”到磁盘上，由此保证了快照或复制出来的数据保持严格的数据一致性和数据完整性。某某大学存储架构建议书 2021-09-21H3C 通信技术有限公司第 18 页, 共 42 页快照代理提供对各种平台的支持，包括运行在Windows/Linux/IBM AIX/HP-UX/Solaris上的SQL Server/Oracle /Sybase/DB2/Informix /Exchange/Domino等应用系统和各种操作系统自带的文件系统。快照代理能够保证当用户使用以上主流系统，均能获得数据一致性和完整性保证。操作系统保护与恢复（操作系统保护与恢复（DiskSafe）：）：通过选配IX3000系列的客户端软件DiskSafe，还可以将Windows主机上的操作系统或数据实时复制同步到后端的IX3000上，实现对操作系统和数据的持续保护。当Windows操作系统损坏或出现主机硬盘故障时，可以通过随机提供的恢复光盘启动主机，连接到IX3000系列上进行快速数据恢复。如果用户在Windows主机上配置iSCSI HBA卡，还能够直接从IX3000系列中远程启动Windows主机，保障业务快速恢复和连续运行。IX3000系列强大的数据管理功能，为用户丰富多彩的应用提供了无限的可能。无论用户需要进行什么样的数据调度、数据分发、数据保护工作，都可以在IX3000上轻松实现。（四）管理方便快捷，维护简单轻松（四）管理方便快捷，维护简单轻松IX3000的操作和管理非常简单，极具人性化。用户只需将应用服务器插上网线与IX3000系列产品通过网络相连，并进行简单的软件配置就可以像访问本地磁盘一样访问连接到网络上的IX3000存储资源，无需添加任何其它专用设备。IX3000可视化的图形管理界面可以使用户可以所见即所得地对磁盘、RAID组等进行配置和监控，操作方便，使用简单。IX3000的配置管理能够与H3C Quidview网管系统融合，用户可以像管理其它网络设备一样，轻松管理IX3000。IX3000还提供X-Ray检测工具，可将特定时间的系统完整状态和参数记录下来形成标准格式文件，通过文件分析就可以准确掌握系统运行状态。5.4 方案特点及优势5.4.1 方案特点IX3000在产品技术架构上具有四大特点：高带宽存储交换平台高带宽存储交换平台IX3000从结构上基于先进的SAS总线技术，在12Gb/s的SAS总线上，具备高性能低延迟、某某大学存储架构建议书 2021-09-21H3C 通信技术有限公司第 19 页, 共 42 页数据管理、设备管理等特点，从而突破了传统控制器到磁盘的环路瓶颈，单台设备最大支持48-72Gb/s的背板交换带宽。高性能存储控制模块集群高性能存储控制模块集群IX3000的存储控制模块采用了最新的数据流集群技术(Cluster)、多核计算技术、IOAT和存储控制负载均衡技术，X3040的存储控制模块能够充分发挥控制器集群的高性能和高可靠性，实现业务不间断的控制器添加和减少，大大提高了存储作为IT基础平台对应用的性能和业务连续性的支撑。多端口汇聚主机接口多端口汇聚主机接口为提高存储系统的主机连接能力，降低用户在布署存储系统时的集成和管理成本，IX3000对存储控制模块出口进行了汇聚和统一管理，共提供32*GE主机接口。在不增加其他交换机的情况下，可支持32台主机直接接入IX3000，是服务器集中和数据集中的理想选择。5.4.2 方案优势由于IX3000在充分利用IP技术的高性能、低成本、标准化的特性基础上进行构建，使IX3000大大超越了传统存储产品的各种结构局限和应用困境，在应用上体现出卓然超群的特性：成熟标准高可靠成熟标准高可靠IP技术是迄今为止IT世界中应用最广泛、支持最普遍、成本最低、成熟度最高的数据传输标准。IX3000的丰富特点，完全是基于H3C全球领先的IP技术构建的。因此，IX3000先天具备了IP技术成熟、通用的特征，在设计上充分运用了控制器负载均衡、IRF存储交换平台、基于IP的网络镜像、2+1高功率冗余UPS等产品和技术，完全克服了传统存储产品磁盘、电源、控制器三大主要故障源容错设计不足的缺陷，大大提高了IX3000的系统可靠性，达到99.999%的可靠性。IX3000应用IP技术的标准性，彻底消除了用户采购传统存储系统带来的兼容性和集成管理问题，带来了灵活、方便、标准化和低成本的系统部署和管理体验。结构开放，无限扩展结构开放，无限扩展IX3000基于IP的存储交换平台打开了存储功能和性能扩展的大门，使数据的流动和管理不再受到传统存储系统僵化结构的制约，无论从性能、功能、容量上都获得了近乎无限的扩展能力。例如在性能扩展方面：某某大学存储架构建议书 2021-09-21H3C 通信技术有限公司第 20 页, 共 42 页IX3000超群的扩展能力，使“保护用户投资”真正成为一个坚实的承诺，让“按需使用”成为现实。用户完全可以根据最迫切的需求购买产品，并随着业务发展的要求不断地、持续地扩展下去。不再担心标准的升级、更换和过时！全面提供各种数据管理功能全面提供各种数据管理功能IX3000性能卓越、灵活可靠的硬件平台，为用户提供了丰富多彩的数据管理功能。硬件能力的释放，使得用户不用再担心功能附加对存储系统数据处理能力的影响，数据管理功能效率也大幅度提升。基于标准化IP的存储交换平台使得各种数据管理功能能够像电器插入电源插座一样，轻易地进行部署应用。标准化平台，使得用户彻底摆脱只能在单一厂商产品间应用数据功能的尴尬局面。IP技术中的端口镜像、组播、路由、VLAN、IPSEC等应用于存储数据管理，使IX3000在数据的安全性、数据管理能力和功能性方面产生了质的飞跃。全面整合FC/SCSI/NAS等其他存储资源。提供主机系统平台无关（即兼容各种系统）和系统现有存储产品无关（即兼容各种存储产品）的整合能力。IP存储从IP网络获得的一个巨大能量源，就是使存储获得了广域运用的能力。IX3000突破的传统存储仅能在局域环境使用和管理的困境，为数据管理和数据服务插上了Internet的翅膀。对于各种广域文件分发、远程数据集中、远程复制/容灾、加密/压缩数据传输、远程数据共享、WAN Cache应用、WAFS应用等提供直接支持，无须任何昂贵的协议转换设备或专用光纤进行铺设。真正的信息生命周期管理真正的信息生命周期管理信息生命周期的原理，是用户针对不同数据的价值，采用不同的存储手段进行存储和管理，并能够在各种存储“容器”间透明自由流动。传统存储系统因为平台的限制，往往需要多台不同规格和不同架构的产品才能够实现以上功能，同时缺乏对其他厂商产品和广域功能的支持。IX3000在先进的IP存储交换平台支持下，既能够在同一平台中支持不同的存储介质，还能够通过超强的扩展和整合能力支持不同带宽、不同存储处理能力、不同应用功能、甚至不同地理位置的存储资源调配与数据管理！例如，IX3000可以在统一的平台上，集中整合SATA/SAS介质，整合在线、VTL近线、远程存储三种资源为一体，整合FC/SCSI/GE/10GE等不同架构的存储平台资源。使用简单易于管理使用简单易于管理传统存储系统的管理难题来自于专用协议、专用设备、厂商私有规格标准造成的混乱某某大学存储架构建议书 2021-09-21H3C 通信技术有限公司第 21 页, 共 42 页和人为造成的管理障碍。同时，由于缺乏专门人才，使用户在采购传统存储系统后，往往都要面对维护乏力、管理成本高昂，还不得不一再向厂商购买各种存储服务。IX3000完全基于设备和系统可视化、IP标准化进行管理。只要具备基础IP网络管理知识的人员，都几乎可以无须培训即掌握IX3000的管理和维护。从使用上，由于省去了各种特殊交换设备、特殊连接卡设备，使得IX3000的安装、使用和部署非常简单方便。同时，IX3000的系统管理已完全与H3C著名的QuidView网络管理系统集成，通过统一的管理界面，QuidView能够对分布在遍及广域的多台IX3000进行集中统一的管理和维护。5.5 软件描述5.5.1 Storage Management Tool 功能概述Storage Management Tool是H3C 存储系统软件包，其基本功能实现了智能化的卷管理、监控管理、镜像、快照等一系列功能，使得管理员管理存储空间、存储设备变得简单化和智能化。某某大学存储架构建议书 2021-09-21H3C 通信技术有限公司第 22 页, 共 42 页灵活方便的卷管理功能：卷（Volume）是分配给iSCSI initiators的存储空间，Quidview Neocean-SM屏蔽了底层物理磁盘、虚拟磁盘等概念，使管理员可以直接对卷进行创建、删除、管理等工作。清晰明了的监控功能：Storage Management Tool提供了对卷、磁盘、存储控制模块等多个类型的设备进行的性能监控。Storage Management Tool，是基于Java开发的用户管理图形界面，借助Storage Management Tool管理员可以直观的完成对设备的基本配置操作和清晰的性能监控、故障管理等功能。Storage Management Tool除了可以独立安装到Server上外，还可以和H3C数通网管平台Quidview集成安装，实现了对交换机设备、服务器、IP存储设备的集中、统一管理。QuidviewStorage Management Tool存储IP网络IP设备和存储设备的统一管理Storage Management Tool与Quidview集成5.5.2 卷管理Storage Management Tool提供了三个层面上的存储概念：物理磁盘、虚拟磁盘和卷。物理磁盘（Physical Disk）：物理磁盘就是指实际中磁盘阵列的每块硬盘。虚拟磁盘（Virtual Disk）：在物理磁盘基础上创建的基于相同存储策略的磁盘空间，它可以使用的是一块或几块物理磁盘，但一块物理磁盘不能跨多个虚拟磁盘。卷（Volume）：基于已经创建的虚拟磁盘，用户可以在其上创建具有相同存储策略的卷。Storage Management Tool对卷的管理是基于存储策略（Policy）的，存储策略实际上是用户定义虚拟磁盘类型时配置的集合，一旦用户需要的存储策略被创建，后续对卷的操作和管理都会被大大简化。Storage Management Tool预定义了四种存储策略：某某大学存储架构建议书 2021-09-21H3C 通信技术有限公司第 23 页, 共 42 页基本（Basic）；镜像（Mirror）；条纹（Stripe）；镜像条纹（StripeOfMirrors）。Storage Management Tool向用户屏蔽了物理磁盘、虚拟磁盘等复杂抽象的底层概念，用户可以利用Storage Management Tool直接在GUI界面上对卷进行创建、删除等操作，同时也可以对已创建的卷进行图形化的各种监控、信息查看等功能。Storage Management Tool提供了向导方式创建卷，创建卷的过程中，用户完成对卷名、存储策略、卷空间大小的指定。在创建卷时，系统同时隐式的创建了对应的虚拟磁盘；用户也可以显式的创建虚拟磁盘，具体可以参考命令行。对于创建的卷，Storage Management Tool提供了图形化的清晰信息浏览，包括基本信息、对应的物理磁盘、关联iSCSI Initiator、性能监控等。5.5.3 监控管理对于管理员来说，能清晰的了解当前设备的运行状态和设备故障是至关重要的。基于此，Storage Management Tool提供了多种设备运行状态监控和设备故障管理手段。设备面板提供给用户一个直观和简单的操作平台，Storage Management Tool定期获取存储控制模块和磁盘阵列)信息保证了用户看到的面板信息始终是和实际一致的。Storage Management Tool针对卷、物理磁盘、存储控制模块均提供了实时性能监控功能。Storage Management Tool每隔5秒从设备处获取相关信息，存储控制模块对相应的请求信息应答返回给Storage Management Tool，之后它再通过折线图形的形式直观的表现给用户，用户还可以将数据保存在excel文件中来记录当时设备状况供后续分析。某某大学存储架构建议书 2021-09-21H3C 通信技术有限公司第 24 页, 共 42 页存储系统请求信息应答信息Storage Management ToolStorage Management Tool针对各种监控对象提供的监控项目含义如下表：监控对象监控项目含义吞吐量指定卷的吞吐量，单位是MB/秒。IOPs每秒的输入和输出操作量，单位是64K/秒。卷对象存储转发时间对于这个卷，典型的请求和应答延迟时长，单位是毫秒。CPU负载在各个时间戳时CPU利用率（%）。吞吐量读写吞吐量值，单位是MB/秒。IOPs每秒的输入和输出操作量，单位是64K/秒。存储控制模块对象闪存命中率命中闪存的百分比（%）。吞吐量指定磁盘的吞吐量，单位是MB/秒。IOPs每秒的输入和输出操作量，单位是64K/秒。物理磁盘对象存储转发时间对于这块磁盘，典型的请求和应答延迟时长，单位是毫秒。当IP SAN的对象不在正常工作状态时，就会产生对应的告警信息，如下图，告警信息通过私有协议格式发送给Storage Management Tool，并通过图形界面直观的展现给用户：存储系统告警信息Storage Management Tool某某大学存储架构建议书 2021-09-21H3C 通信技术有限公司第 25 页, 共 42 页5.5.4 与 Quidview 集成Storage Management Tool可以和H3C的数通设备管理平台Quidview集成，共同提供给用户对服务器、交换机、存储设备的集中统一管理。通过Quidview，用户可以获得增强的性能管理、增强的故障管理和拓扑管理等功能。增强的性能管理：依托于数据库，Quidview可以对存储设备的一些性能指标进行长期的后台性能监控，从长期的性能数据报表中，用户可以得出设备不同时期流量趋势等信息，以为后续的部署、应用提供依据。对于每个具体的性能指标，用户还可以设置其阈值，当性能采集值超过阈值后，网管会主动上报告警信息。增强的故障管理：Quidview接收设备发送来的Trap告警信息，并可以对重复的告警进行屏蔽；对接收到的告警信息，Quidview提供了多个方向的转发功能，包括转发到Email，转发到短信等。拓扑管理：Quidview可以自动发现网络中的服务器、交换机和存储设备等，并绘制出它们的连接关系；用户也可以根据自己的需要，在自动拓扑的基础上手工绘制拓扑。第第 6 章章 CDP（持续数据保护）方案（持续数据保护）方案详述详述某某大学对于数据的保护和恢复有较高的要求。我司为了满足某某大学对于数据保护的要求，提供了CDP（持续数据保护）方案来取代传统的磁带备份方式。CDP是备份和容灾的结合，很好的满足了6.1 多种数据保护方案对比磁带传统的备份方式磁带传统的备份方式，在过去相当长的一段时期内，磁带备份为人们提供了值得信赖的数据备份和归档保存的场所，也使得许多用户在数据丢失的灾难中得到了保护。备份服务器与磁带库直接连接，并安装备份软件服务器端，应用服务器安装备份软件客户端，与备份服务器通讯，备份数据流通过前端以太网或后端存储网络传输，最终数据备份到磁带或磁带库中。某某大学存储架构建议书 2021-09-21H3C 通信技术有限公司第 26 页, 共 42 页采用传统磁带来实现数据备份的方案在多年的实践中带来了无法克服的诸多困难，它的诸多弊端已使其远远落后于形势的发展和现实的需求：数据备份/恢复性能低，任务并行度低可靠性差，兼容性差可扩展性差数据备份流程可管理性差维护管理成本高VTLVTL虚拟磁带库虚拟磁带库是把磁盘虚拟成磁带库，带库的外部特征有三大要素：接口、驱动器和磁带槽位，内部特征是能进行顺序读写的指令集，VTL的优势：无缝融入用户当前环境，无须更新备份软件或改变备份策略，保护用户投资；加快了读写的速度，缩短了备份窗口，轻松应对备份窗；能在不修改备份软件的前途下，利用磁盘进行备份；多种RAID级别的磁盘阵列冗余，提供稳固可靠的数据保护；备份数据可策略性地导出到物理磁带上离线存储；支持备份数据的远程复制；VTL的缺点：VTL 模拟磁带顺序读写方式，不能充分发挥磁盘的效率。VTL 的效率要受到虚拟驱动个数的限制；VTL 的备份策略设置与磁带库完全一样，比较复杂。D2D(D2D(磁盘到磁盘备份磁盘到磁盘备份) )是把磁盘直接作为备份介质来使用的，本质是就是写文件系统，但并不是用原文件的格式和普通的写方法，把备份文件以大块为单位放在一个大文件中。D2D技术采用了带索引的写入方法，从而实现了中断重起、动态容量扩充、跨卷、网格存储等高级功能。D2D的优点和缺点如下：D2D(磁