中低端存储逻辑架构浅析

随着数据量的不断增加，企业对存储的需求也越来越高。存储设备的价格也不菲。在存储领域中低端产品的架构非常似：前端口(Front-end,与存储SAN Switch或主机相连)要么是FC协议要么使用iSCSC(如果使用iSCSI协议则与交换机或主机的NIC相连)，经由前端口的数据交由存储控制器中的CPU管理，存储控制器配置大容量高速Cache，写/读数据经过Cache缓冲以提高后数据传输性能，后端口(Back-end)与磁盘笼子相连接，当前有种比较流行的协议Back-end传输协议是FC-AL与SAS。控制器中有RAID控制芯片以实现更好存储性能与数据保护。下图就是HP EVA存储物理结构与主机部件：

　　为了保证主机与存储的连通性、可用性及性能，一个存储上的LUN通常会至少有两条链路与主机相连，以实冗余与负载均衡。也就是说每一个存储系统通常会配置两个控制器。中低端存储系统的逻辑架构如下图：

　　上图基本是描述出了当前中低端存储器的逻辑架构。

　　Front-end ports(存储前端口)

　　Front-end ports主要与是用于存储器系统与主机相连接。存储系统可以直接与主机相连，也可以通过SAN Switch或网络交换机与主机相连。前端口最常用见的类型有三种：FC port、FCoE与iSCSI port，这几种类型的接口在当前主流中低端系统中非常常见，如HP EVA P6000的控制器就可以支持这三种类型的前端口，DELL Equallogic PS系列存储的前端口主要是iSCSI类型。

　　Controller Processor(控制器处理器)

　　控制器处理在不同的厂商中称呼略有不同，比如EMC VNX存储中称之为Storage Processor。虽然称呼略有不同的，但所指相同。在存储系统中使用的处理器通常是专门的处理器。每个处理器都自己运行时所需要的内存。它与Cache内存的作用不一样，在存储系统中它们的称呼也不相同，在HP EVA中Controller Processor使用的内存被称为Policy memory.

　　Controller Cache Memory

　　存储Cache分为两类：Read Cache与Write Cache。Cache Memory主要是用来提升存储的性能。存储系统中的两个控制器的Write Cache互为镜像并且有电池以保证Cache中的数据安全，防止意外断电等突出情况导致Write Cache中的数据丢失。Write Cache有两种写策略：Write-through与Write-back。Write-back的工作方式是：主机端的数据到达存储控制器，控制器把数据写入到Write Cache后就会给主机一个“数据已经写入成功，本次I/O操作完毕”的应答。此时主时就认为本次I/O操作成功完成，接下来处理其它的I/O，而实际上主机写入LUN的数据还保存在Write Cache中，然后再由控制器根据一定的算法在特定时间内把Write Cache中的数据写入存储的LUN内。很明显这样可以大大提高存储的性能。

　　Back-end ports

　　存储后端口是存储控制器连接磁盘扩展柜（笼子）的I/O module。为保证高可用性，存储扩展柜中的每块硬盘都是双接口，有两条链路与存储控制器相连接。磁盘连接控制器的传输协议有两种：SAS与FC-AL。使用SAS协议与控制器连接的磁盘笼子支持SAS与SATA硬盘。