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1、2HUSVM磁盘阵列产品说明书v32Hitachi Unified Storage VM（HUS VM）日立高端统一存储产品介绍日立数据系统有限公司2019年11月目录1. 概述日立数据解决方案价值定位今天的数据中心，除了需要面对数据量的急剧增长以及存储基础架构的复杂性之外，如何在统一存储架构中支持多种数据（块数据、文件数据、对象数据）的综合存储需求也是目前大部分企业普遍面临的问题，企业需要在满足传统的高可用性、性能、可扩展性之外，能够从容应对管理、运维以及SLO要求。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

2、属性协调一致。继VSP之后，HDS推出面向企业市场的入门级高端存储HUS VM系列存储，除了集成VSP所具备的全部企业级特性和高可用性之外，HUS VM以更加经济高效地为大中型企业提供高效、高可靠的统一存储解决方案。图1-1：HUS VM解决方案价值定位HUS VM的价值定位包含以下五个层面： 内部扩展：HUS VM内部磁盘扩展至1152个磁盘，其性能和扩展性定位于市场入门级高端存储，在此维度，HUSVM提供100%的数据可靠性和高扩展优势； 外部存储虚拟化：即存储虚拟化功能，在此维度，HUS VM支持将现有的第三方存储设备虚拟化为一个统一的存储资源池，从而对资源池进行统一的资源分配、管理和优

3、化等。 连接企业级文件服务模块构成成统一存储：组建支持块、文件和对象数据的统一存储平台，帮助客户有效降低多种数据类型下存储平台的复杂度、优化业务流程、提高运行效率。 连接闪存存储模块：HDS会不断在此平台进行功能扩展，包括未来发布的全闪存磁盘柜将为现有用户提供更高的I/O能力、更大的存储密度以及更低的能耗和占地； 上述所有的功能，同时HDS所有的产品均通过Hitachi Command Suite一个软件实现全局管理，简化用户的学习流程、减少了培训成本，降低业务运行风险。HUS VM产品线继承了VSP产品一贯的100%可靠性、高性能以及无瓶颈的整体优化设计。除具备更高的灵活性之外，HUS VM

4、提供了出色地易管理性和为关键应用的优化解决方案。HUS VM作为HDS整体存储解决方案中重要部分，能够让用户从一个图形界面管理所有的存储基础架构从而极大地提升运维效率。整体方案设计旨在帮助用户达成关键业务指标，比如满足SLA管理、最高性价比、在线操作等，从而实现更佳的运营效率和投资保护。HUS VM 采用业内领先的Hitachi Virtual Storage Platform企业级存储虚拟化技术，提高了所有存储资产的迁移简便性、系统利用率以及可回收空间。利用集中控制终端，这种存储虚拟化系统可为所有存储容量用户提供一致的存储服务。存储虚拟化投资的回收时间一般不到一年。降低存储成本是企业目前面临

5、的最紧迫的问题之一。通过实施虚拟化分层存储架构，IT 组织可以显著提高存储可用容量，降低资本支出和运营支出。虚拟化分层存储使管理员能够根据各种业务应用程序的服务水平要求高效地匹配存储，从而更好地在存储系统上调整数据。单独管理存储需要对存储环境进行分隔，这会产生互操作性问题，从而导致容量利用率低下以及使用多个存储网络设备，因而使得硬件成本节节攀升。消除共享障碍、利用存储恢复以及提高容量利用率，可以推迟未来的存储资产采购，从而实现可持续的长期成本节约。HDS拓展了统一存储定义，通过存储虚拟化整合第三方存储设备、通过统一平台存储块、文件和对象数据，帮助客户有效应对复杂、快速的数据增长需求，所有数据通

6、过存储池提供统一的供应、管理以及生命周期管理。HUS VM旨在帮助客户更好的应对统一存储和大数据的存储需求，主要技术特点如下： 与Hitachi VSP一致的高端存储体系架构，提供100%的数据可靠性保证； 同Hitachi VSP相同的功能和互操作性； 整合文件模块（基于HDS 2011年9月收购的BlueArc技术）和块存储设备，提供高端市场中最高性能和丰富功能的统一存储解决方案； HUS VM型号支持最大1152个磁盘插槽扩展，最大内部容量达到3.4PB，最大外部容量达到64PB； 全新设计的磁盘扩展柜支持更大的存储密度和更低的能耗，帮助数据中心节省宝贵的场地空间和电源配置； 基本操作系

7、统包含Hitachi Device Manager（设备管理），Hitachi Dynamic Provisioning（精简供应），Hitachi Dynamic Link Manager Advanced（多路径管理），Hitachi Storage Navigator（web GUI管理），cache partition manager feature(存储分区), storage-system-based utilities, Hitachi Universal Volume Manager（存储虚拟化） ，除此之外，HUS VM还提供以下的增值软件功能供用户灵活选择； 数据移动和灵活

8、性功能包：Hitachi Dynamic Tiering（动态数据分层），Hitachi Tiered Storage Manager（动态数据迁移） 存储性能分析和高级监控包：Hitachi Tuning Manager，Hitachi Command Director； 本地数据保护包：Hitachi ShadowImage Heterogeneous Replication，Hitachi Replication Manager，Hitachi Thin Image ； 远程数据保护包：Hitachi TrueCopy（远程同步数据复制），Hitachi Universal Replic

9、ator（远程异步数据复制）；HUS产品为用户的关键业务带来的价值：灵活性 灵活选择 Fibre Channel 、FCoE以及iSCSI接口，适应不同基础架构下存储部署； 弹性的性能分布，将LU平均分布到所有的驱动器、磁盘柜以及后端链路； 根据业务要求灵活选择高性能SSD、企业级SAS以及大容量低成本NL-SAS驱动器； 广泛支持所有主流开放操作系统，HBA以及交换机； 为适应不同客户规模场景，灵活支持包括24 个2.5” 磁盘插槽（2U）以及高密度 48个 3.5” 插槽的磁盘柜（4U）；扩展性 灵活增加容量和主机连接端口 支持大规模异构主机共享，16384个LU 内部容量最大扩展至3.4

10、PB，外部容量扩展至64PB 与VSP整合实现大规模数据中心的数据保护和数据迁移方案 内置的分级存储能力支持数据生命周期管理可靠性 与VSP相同的全交换体系架构提供高性能和在线操作能力 100%数据可靠性承诺 高可用架构设计，系统内无单点故障 主要部件的热交换设计，保证关键部件在线更换 采用非易失性缓存 (NVRAM) 对意外掉电后缓存数据提供保护 在线微码升级和系统更新 灵活的热备磁盘选项，RAID重建之后无需回拷 主机多路径软件 远程数据复制和高可用性 (同步和基于日志的异步) 支持RAID-5, RAID-1, RAID-1+0 以及 RAID-0 RAID-6 为大容量SAS磁盘提供更

11、高级别的数据保护 Hi-Track 远程监控支持性能 基于硬件的全交换、无性能瓶颈的整体设计 点对点SAS背板连接，高达 192 Gbps的背板带宽，无仲裁设计 全双工 6Gbps SAS驱动器接口设计，保证在同一链接上能够同时收发指令和数据信息 支持2/4/8 Gbit/sec 主机光纤接口 缓存分区以及缓存驻留技术优化、隔离独特的应用负载简单 基于 SAS (6 Gb/sec) 背板架构简化RAID组摆放 直观的图形管理界面简化管理和配置 丰富的命令行界面（CLI）和命令接口（CCI）帮助客户实现应用集成和自动化管理、部署 与其他HDS产品无缝集成，通过统一产品（hitachi comma

12、nd suite）进行统一管理 与其他存储设备的软件高度一致，简化用户学习和培训过程 安全 基于角色的访问管理和控制 对所有系统的变更进行审计日志记录 (通过BOS安全扩展软件包) 管理软件与存储系统通信通过SSL和 TSL 加密 支持IPv6以及IPsec的维护端口 省心 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。2. HDS HUS VM技术的技术优势2.1 统一存储伴随用户数据量的快速增长，用户存储的数据类型也出现了多样化的趋势，

13、块、文件和对象数据的存储需求并存，传统的存储架构需要客户为这些不同类型的数据单独采购不同的SAN、NAS以及对象存储设备。然而，这样的建设思路造成了新的存储孤岛以及低下的资源利用率。伴随新的存储需求，业界陆续出现了统一存储的产品。对于统一存储的定义，Evaluator Group在2011年3月的报告中给出了一个定义：Unified Storage is a storage system that provides both file and block access simultaneously. Theblock access is accomplished through use of

14、an interface such as Fibre Channel, SAS, or iSCSI over Ethernet. The filebased access is to a file system on the storage system using either CIFS or NFS over Ethernet.统一存储即能够同时提供文件和块访问的存储系统，块访问通过FC、SAS、iSCSI协议，文件访问通过以太网的CIFS或NFS协议 HDS在对客户统一存储需求的充分调研基础之上，提出了以下的HDS统一存储框架结构。之所以提出以上的统一存储框架，因为HDS认识到我们的客户

15、在面临数据的快速增长和统一存储需求时面临的多重挑战，主要包括： 从容应对数据增长； 在数据量不断增长前提下，降低成本； 有效控制基础架构的复杂度； 满足服务等级要求；针对这些挑战，HUS提出的解决之道简述如下：挑战一: 从容应对数据增长用户需要面对数据容量、 应用以及虚机数量的快速增长 HUS解决之道: 3.4PB 的本地容量扩展 64PB的虚拟化能力，有效整合现有数据中心的第三方存储器，组成统一管理、分配、优化的存储池； 卷和文件系统的动态增长； 更加快捷的容量和文件系统供应； 挑战二: 在数据量不断增长前提下，降低成本面对不断紧缩的预算，IT部门必须提升效率 HUS解决之道: CAPEX节

16、省 通过存储虚拟化整合利旧现有存储，延长设备的使用寿命； 通过精简供应技术，在整个存储架构中进行空间回收和精简分配，提高存储利用率，推迟设备采购； 全新的工业设计，提升存储密度和空间利用率OPEX节省 通过整合降低50% 以上的运维成本 通过统一存储管理节省软件费用、管理时间和人员培训时间 降低能耗、制冷和场地需求 挑战三: 有效控制基础架构的复杂度如何将客户运维人员从底层的维护工作中解放出来 HUS解决之道: 存储虚拟化将含有多种异构存储的环境整合为一个统一管理的存储池，简化管理人员的工作； 自动分层和数据迁移简化数据生命周期管理和变更需求 更简化的管理界面和更短的部署时间 对块、文件、对象

17、等多种类型数据的智能、统一管理 挑战四: 满足服务等级要求；不满足服务等级要求会对企业造成财务或业务的损失 HUS解决之道 优秀而全面的顺序和随机性能 Hitachi一贯的高可靠性降低企业的业务风险，减少计划内、计划外停机 与主流应用紧密集成与最佳实践，降低业务部署时间，准确预知架构承载能力； Hitachi Command Director直观、实时监控SLO 需要指出的是，今天的HUS统一存储是将HDS在VSP统一存储平台的技术和经验浓缩为一个统一的存储产品，帮助更多的客户实现“单一平台承载所有数据”的理念。HUS提供的大容量扩展、平衡的高性能架构以及简化的面向SLO的管理策略使之成为客户

18、进行服务器虚拟化整合、云架构搭建、大数据存储的理想平台。2.2 全新一代Hi-Star交换架构HDS HUS VM高端存储为HDS高端企业级存储的入门级产品，其架构采用HDS久负盛名的高性能、无瓶颈的Universal Star Network全光纤交换结构（第五代 Hi-Star架构）。Hi-Star全光纤交换式结构是HDS公司秉承了多年大型主机的设计理念，将众多大型主机中的成熟、高效的技术应用于存储系统之上，在2000年推出了第一代Hi-Star全光纤交换式结构的高端存储系统9900，该产品一经推出就受到广大高端用户的肯定，在存储业界竖立了高性能、高可靠性、高扩展性的高端存储系统形象。在2

19、002年HDS公司在原有Hi-Star结构基础上提高CSW的运算能力，增加内部通道数量和带宽，升级前后端控制器上的CPU，推出了基于Hi-Star II结构的9900V高端存储系统，该系统的性能、扩展性、可靠性等全面超过9900，成为HDS公司又一个成功的高端存储系统。2007年，HDS公司推出了第四代全光纤交换式体系架构Universal Star Network，并且基于该架构推出了具有划时代意义的HDS USP V超高端存储系统，该系统性能、扩展性等方面全面超越目前业界已有的高端存储系统，而且提供了全面的虚拟存储解决方案，使异构存储系统互联互通成为可能。2010年之后，HDS在成熟并且久

20、经市场考验，被广大用户认可的USP V的基础上，根据存储科技发展的最新成果，推出了全新一代的HDS VSP和HUS VM存储系统。HUS VM 体系架构这种交换式结构的技术是提供了“点对点”、“无阻塞”的数据访问，如图所示，Main Board（主单元）和MP（处理器）在交换式架构中，通过PCI-E总线实现交换连接，存储系统并发处理能力越高，就意味着可以处理更多的应用系统读写请求，进一步提高整个系统的性能。而且，这种使用交换式的结构，使HUS VM存储系统具有了良好的扩展能力，前端的主机通道控制器、后端磁盘通道控制器、Cache都能够在线的、灵活的进行升级，从而降低了系统升级的投资。2.3 通

21、用处理器单元MP在第五代交换式体系架构中，在分布式体系架构的基础上，HUS VM与HDS VSP同样增加了虚拟存储导向器MP(MP单元)，来实现对存储上IO读写任务的统一调度和部署。每台HUS VM存储系统柜最大可以配置2块MP单元，每个MP单元上安装有一个高主频的8核Intel Xeon CPU，这些CPU取代了传统的位于前端主机接口卡和后端磁盘控制卡的CPU，承担了的主要I/O的运算和处理，包括：分配给此MP的所有的LDEVs的映射、运算、Raid 处理。存储设备接收到所有的主机I/O请求都被视作是一个任务线程，MP上的任何一个CPU都能够对自己所管理的LDEV进行运算和处理，而每个MP只

22、处理属于自己的LDEV，仅当他自身出现故障时才会切换到冗余的另一个MP上去。存储控制柜上的任何一个前端卡上的主机接口都能够访问任意的LDEV，前端接口卡上的CPU将仅仅完成I/O的定向，即将某个LDEV定向给它所从属的MP，并不做运算和处理。同时每个MP上均配置有独立的控制缓存，存放和管理内部处理数据信息和状态，包括：Array groups,，LDEVs， external LDEVs， runtime tables， mapping data。MP示意图每个LDEV都会被分配给唯一一个属主的MP，同样也仅有一个MP来运算和处理它所管理的LDEV。当LDEV被创建时就被分配给某个MP，MP的

23、LDEV属主模式不管I/O来自于哪个主机、哪个前端端口或哪一块前端卡，也不论是I/O将去往哪个后端卡、后端端口或磁盘。因此MP的数量与所安装的前端卡或者后端卡的数量都无关。通过增加MP的数量可以近乎线性的增加存储系统的处理能力。通过这种独有的集中运算处理机制，可以更加充分的发挥所有CPU的处理性能，可以按照逻辑卷（LDEV）的属主更加均衡地实现各个CPU之间的负载均衡，从而提高存储系统的性能。MP板上专用处理器使用专用操作系统，来负责存储I/O统一调度处理，包括： 前端端口I/O 虚拟化I/O 后端端口I/O 容灾初始端口I/O（MCU） 容灾目标端口I/O（RCU） 必须指出的是，HUS V

24、M除通用处理器完成上述I/O操作之外，在系统的前端接口板、后端接口板以及Main Board中采用了大量的专用ASIC处理器，用于负责专用的I/O处理工作，通过通用处理器和专用处理器的不同分工和有效结合，HUS VM能够在更高的效能前提下提供更高的综合处理能力；2.4 Cache的设计高端存储系统中除了要有高性能、高扩展性的结构外，Cache的设计将直接影响到存储系统的性能表现和可靠性。Cache承载了所有的主机访问数据和控制缓存的复本。HUS VM支持最大256GB cache memory， HUS VM采用最新的Flash Memory来实现高速缓存的掉电保护，同时在每个缓存卡DCA上都

25、安装有独立的电池，当存储设备发生掉电或意外宕机时，由DCA上的电池供电，所有的缓存数据将被写入到DCA上的Flash Memory内用于长久保存。同样，HUS VM的Cache设计中依然采用了Cache写镜像技术，即将Cache板分别至于两个互为备份的控制区域内，在响应读操作时这两个控制区域中的Cache在是独立响应的；在进行写操作时，当数据写入任何一个控制区域中的Cache时，同时会在另外一个控制区域中的Cache中保留一份镜像数据，直到这些数据被写入硬盘。Cache写镜像示意图这种设计一方面确保在Cache中的数据的安全可靠，无论哪一个控制区域中的Cache出现问题，另外一个控制区域中都保

26、存着对方Cache中未写入硬盘的数据；另一方面在进行在线的Cache升级时，HDS存储系统都能够支持便捷、快速的升级方式，做到升级时对系统影响时间最短。其次，HDS存储系统为了有效的提高读Cache的效率和减少Cache中的寻址时间，缓存分为数据Cache区和控制Cache区，独自承担不同的任务，单可以同时享有共同的带宽和并发能力。 数据Cache中包含应用系统的读、写数据； 控制Cache中包含数据在数据Cache中的位置信息、逻辑卷信息、配置信息等控制Cache中的众多信息中，数据的Cache位置信息非常重要，主机通道控制器通过获取这些位置信息缩短在数据Cache中的寻址时间，提高了数据访

27、问速度；另外，如果控制Cache中没有主机要访问的数据的位置信息时，就说明该数据并没有在数据Cache中，此时控制Cache将向磁盘通道控制器发送请求，将该数据从硬盘写入至Cache，并且更新控制Cache中的位置信息。我们试想一下，如果没有控制Cache，所有的I/O操作请求都集中在Cache中处理，Cache越大，寻址时间越长，最终导致系统性能下降。因此，HDS高端存储的控制缓存设计可以提供稳定可靠的高性能保障。2.5 强大的扩展能力HUS VM支持内部和外部双向的存储扩容，其中： 内部扩展 - 在单一存储单元中动态添加处理器、连接和容量，满足不断增长的需求，从而获得最佳性能。（该存储最大

28、可扩展至1152块硬盘，256GB缓存,3.4PB内部空间） 外部扩展 - 通过对新的以及现有的外部存储系统进行动态虚拟化，扩大存储价值，并将先进功能扩展至多供应商存储环境。提供了存储架构深层次的扩展，将需求量不大的数据移至外部存储层，优化第1层资源的可用性，实现数据的分层存储，同时简化对外部存储的管理，对现有生产设备实现利旧。HDS的高端存储具有能够灵活满足性能、容量和多供应商存储环境需求的存储架构。它通过改善系统运行能力以及可显著提高存储资产投资回报的设计来提高数据中心效率，从而在存储经济性方面取得重大突破。2.6 存储管理功能 由 Hitachi Command Suite 软件提供支持

29、，通过高效的存储管理来降低成本并正确管理各类数据。实现统一管理并扩展至最大规模的基础设施部署。利用HDS存储设备的集成能力，将运营效率提高到最高水平，并使关键的存储管理任务节省 50%的时间。数据移动性：通过对主机透明的迁移，您能够以最快速度将数据迁移至新的存储系统。先进的数据复制拓扑结构可以降低运营风险。自动化的数据放置功能可提高系统性能并降低成本。无与伦比的高效性：您能够以最小的空间提供最高的可用容量，并能够通过自动进行数据放置提高系统性能并降低成本。所有虚拟存储控制器共享单一映像全局缓存，可实现性能最大化、单位存储容量能耗最小化，以及更加快速、简便的存储管理。动态分层：可自动进行数据放置

30、，从而提高性能，降低成本。这一功能可以管理内部和外部数据。其存储池可在正确的时间、正确的位置优化正确的数据，而不会降低性能。服务器虚拟整合：先进的虚拟服务器平台可提供从各个虚拟机到存储逻辑单元的端到端可视性，并保护大规模多供应商环境。可持续发展的设计：与上一代系统相比，每平方英尺容量提高 40% 并降低了功耗，同时，利用 Hitachi Dynamic Provisioning还可以显著提高利用率。数据故障恢复：由多个数据中心之间独特的数据复制和保护功能提供支持。它包括与管理程序无关的集成保护框架。同时，它还提供应用感知的复制管理、增强型加密和先进的安全性管理。3. HUS VM软件包3.1

31、Basic Operating System-（基本操作系统）基本操作系统包含Hitachi Device Manager（设备管理），Hitachi Dynamic Provisioning（精简供应），Hitachi Dynamic Link Manager Advanced（多路径管理），Hitachi Storage Navigator（web GUI管理），cache partition manager feature(存储分区), storage-system-based utilities, Hitachi Universal Volume Manager（存储虚拟化） 。Hitachi Basic Operating软件可统一并简化存储任务，从而优化运行效率和存储资源利用率。Basic Operating System 是一套适用于所有日立存储系统的通用管理工具，可提供以前日立软件提供的各种特性： Device Manager、Dynamic Link Manager Advanced、Storage Navigator 和 Resource Manager 实用程序包，可支持多