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增加嵌入式存储交换技术的可靠性技术分享
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2017-10-17
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嵌入式存储交换技术还是比较常用的，于是我研究了一下如何增加嵌入式存储交换技术的可靠性，在这里拿出来和大家分享一下，希望对大家有用。嵌入式存储交换技术使存储系统可以在存储阵列内部集成2Gbps交换网络连接。嵌入式存储交换技术的好处包括更高的可靠性、更好的性能以及在不降低性能的条件下添加硬盘的能力。
共享总线架构被应用在许多存储系统的后端，从而使存储阵列中的每一个硬盘驱动器或磁带驱动器成为一个单故障点。由于一个驱动器出现问题而大大增加了整个磁盘阵列停机的风险。存储区域网或网络连接存储系统的前端无论是否使用光纤通道、iSCSI或IP，存储系统控制器都利用原始的光纤通道仲裁回路（FC-AL）共享总线协议，对前端发送到后端的请求进行翻译。老式FC-AL环路的仲裁和数据流必须经过环路中的所有设备。因此，这条路径上的每一台设备都增加了时延，更重要的是，增加了额外的故障点。
老式FC-AL环路通过控制器机制运行，控制器首先对环路的控制权进行仲裁，然后向一个硬盘驱动器发送命令，要求驱动器接收写到硬盘上的数据或从特定位置请求数据。而后端嵌入式存储交换技术以交换的方式使用FC-AL协议，将点到点连接赋予每个磁盘驱动器。
交换机如果采用嵌入式存储交换技术，那么它的芯片上将集成交换机内核、嵌入式并串转换器/串并转换器、1G/2Gbps带宽功能和诊断功能的关键部件。存储系统在物理上将多块硬盘安装在一个机箱中，构成所谓的“硬盘组”（JBOD）。在嵌入式存储交换机提供的更高水平的集成出现之前，由于空间、电源、热量和价格问题，在JBOD中安装交换功能对于模块化存储系统是不切实际的。在嵌入式存储交换添加到JBOD时，它就变成了交换硬盘组（SBOD）。
现在当一个发起设备对系统的控制权进行仲裁时，仲裁进程不经过所有的设备（如在共享总线架构中），而只传送到交换矩阵并返回给发起设备。这个过程非常快，大大减少了系统时延。在发起设备获得控制权后，它可以打开目标驱动器并开始通信。发起设备与驱动器之间传送的数据包现在是点到点传送的，并且多个对话可以同时发生。
无论嵌入式后端交换机是提供从控制器到多部JBOD的连接性，还是提供到使用SBOD的单个硬盘驱动器的连接性，嵌入式交换都实现了连接的可靠性、可用性和适用性。嵌入式交换为IT管理人员提供了部署自动维护、监控和维修的工具。每一个嵌入存储交换机端口都可以重新调整低电平信号时间，从而增加信号的完整性，减少系统抖动。
IT管理人员可以在最高层面上制定策略，这些策略可以传送到存储系统的最低层，而后端嵌入式存储交换机则可以在最低层上执行这些策略。例如，可以制定一项策略，规定当检测到故障趋势时（如一段时间上循环冗余校验错误数量增多）自动删除硬盘。
嵌入式存储交换技术消除了共享基础设施存储系统运行时造成的性能瓶颈。目前所有的拓扑结构都可以从后端交换技术的某个方面受益（在后端嵌入式存储交换技术中，性能将根据负载分布（从视频流到数据仓库应用）的不同而变化），更能从存储系统的低拥有成本和自动化中受益。
共享总线架构被应用在许多存储系统的后端，从而使存储阵列中的每一个硬盘驱动器或磁带驱动器成为一个单故障点。由于一个驱动器出现问题而大大增加了整个磁盘阵列停机的风险。存储区域网或网络连接存储系统的前端无论是否使用光纤通道、iSCSI或IP，存储系统控制器都利用原始的光纤通道仲裁回路（FC-AL）共享总线协议，对前端发送到后端的请求进行翻译。老式FC-AL环路的仲裁和数据流必须经过环路中的所有设备。因此，这条路径上的每一台设备都增加了时延，更重要的是，增加了额外的故障点。
老式FC-AL环路通过控制器机制运行，控制器首先对环路的控制权进行仲裁，然后向一个硬盘驱动器发送命令，要求驱动器接收写到硬盘上的数据或从特定位置请求数据。而后端嵌入式存储交换技术以交换的方式使用FC-AL协议，将点到点连接赋予每个磁盘驱动器。
交换机如果采用嵌入式存储交换技术，那么它的芯片上将集成交换机内核、嵌入式并串转换器/串并转换器、1G/2Gbps带宽功能和诊断功能的关键部件。存储系统在物理上将多块硬盘安装在一个机箱中，构成所谓的“硬盘组”（JBOD）。在嵌入式存储交换机提供的更高水平的集成出现之前，由于空间、电源、热量和价格问题，在JBOD中安装交换功能对于模块化存储系统是不切实际的。在嵌入式存储交换添加到JBOD时，它就变成了交换硬盘组（SBOD）。
现在当一个发起设备对系统的控制权进行仲裁时，仲裁进程不经过所有的设备（如在共享总线架构中），而只传送到交换矩阵并返回给发起设备。这个过程非常快，大大减少了系统时延。在发起设备获得控制权后，它可以打开目标驱动器并开始通信。发起设备与驱动器之间传送的数据包现在是点到点传送的，并且多个对话可以同时发生。
无论嵌入式后端交换机是提供从控制器到多部JBOD的连接性，还是提供到使用SBOD的单个硬盘驱动器的连接性，嵌入式交换都实现了连接的可靠性、可用性和适用性。嵌入式交换为IT管理人员提供了部署自动维护、监控和维修的工具。每一个嵌入存储交换机端口都可以重新调整低电平信号时间，从而增加信号的完整性，减少系统抖动。
IT管理人员可以在最高层面上制定策略，这些策略可以传送到存储系统的最低层，而后端嵌入式存储交换机则可以在最低层上执行这些策略。例如，可以制定一项策略，规定当检测到故障趋势时（如一段时间上循环冗余校验错误数量增多）自动删除硬盘。
嵌入式存储交换技术消除了共享基础设施存储系统运行时造成的性能瓶颈。目前所有的拓扑结构都可以从后端交换技术的某个方面受益（在后端嵌入式存储交换技术中，性能将根据负载分布（从视频流到数据仓库应用）的不同而变化），更能从存储系统的低拥有成本和自动化中受益。
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