圖1 XVE的簡化架構圖

高可靠性

XVE作為一款存儲操作系統,高可靠性是設計的重中之重。為實現所有代碼的可控性,XVE重寫了通用操作系統的硬盤管理模塊,使之成為一個存儲專用的硬盤管理模塊。它直接和芯片驅動、硬盤交互,按照上層業務特點有針對性地處理硬盤的故障。并且,硬盤管理與華為自研的SSD硬盤相結合,最大化發揮SSD的性能優勢,提高SSD的使用壽命和可靠性。

基于可靠的硬盤管理模塊,XVE針對RAID技術采用大膽創新,采用了業界先進的RAID2.0+技術。從所周知,RAID重構過程中數據沒有可靠性保障,如果在重構完成前再出現壞盤就將造成數據丟失,不可恢復;所以對于一個存儲系統而言其可靠性的最重要標志就是其RAID重構時間越小越好。傳統硬盤重構的瓶頸主要在目標盤(熱備盤),因為所有成員盤將所有數據讀出后全部寫入到目標盤,目標盤寫帶寬就成了整個重構速度的關鍵,以一塊2TB 7.2K rpm盤為例,重構時平均寫入速度為30M/s左右,完成重構時間長達18個小時。華為存儲RAID 2.0技術采用虛擬化RAID技術,消除RAID的重構性能瓶頸——當一個物理硬盤故障時,同時更多的目標硬盤參加重構,大大縮短重構時間,從而提高了存儲系統的可靠性。同時XVE為了保證數據的一致性,XVE支持端到端的數據校驗,能夠監測到任何偶然的數據錯誤,并自動修復,從而保證了關鍵業務的數據一致性。

作為一款支持Scale-out多控的存儲OS,XVE設計了專用的集群管理系統。通過與自研硬件、驅動的緊密結合,最大化的提高了節點間故障切換時間。比如,典型情況下,如果一個控制器發生故障,該控制器的IO能在1秒之內切換到另外一個控制器。

高性能

為了追求極致的性能,XVE對通用操作系統的線程調度、內存管理等進行了優化,使其更適合存儲處理大規模IO并發處理的特點。XVE采用統一的IO線程調度機制,最大化的減少線程切換帶來的時延開銷。內存管理也繞開通用OS復雜的內存管理機制,直接在底層實現專用高效的內存管理機制。為了最大的利用節點間通信的性能,在底層實現了低時延高帶寬的通信模塊。為了保障系統端到端的QoS,線程調度、內存管理和節點通信都擁有相應的優先級控制機制。以上機制都是XVE為存儲系統量身定做的,基于這些基礎框架,XVE擁有了一個高性能的基礎。

高效率

XVE作為一款面向海量數據、虛擬化環境的存儲OS,對于存儲資源實現高效管理和自動資源調配。它支持資源按需分配,數據被均勻分布到陣列內所有的硬盤上,可以防止局部硬盤過熱,當存儲池中的硬盤數量增加或減少,以及隨業務變化硬盤讀寫壓力發生變化后,系統通過IO記錄智能分析計算,并自動調節熱點Extent在同一類硬盤上的實際存儲位置以確保每一塊硬盤的壓力均衡,從而實現均衡硬盤磨損,有效降低故障率、延長硬盤壽命。同時,XVE還可以根據數據的訪問熱度在不同存儲介質之間實現動態分級存儲,分級存儲實現自動監控,分析出冷數據和熱數據,將數據遷移至合適的存儲介質??偠灾?,XVE是一款針對存儲系統的特點,端到端優化、端到端可控的存儲操作系統。

展望

“深淘灘,低作堰”是都江堰的治水名言,深淘灘是指河道要深淘,深淘的標準是古人在河底深處預埋的“臥鐵”。歲修淘灘要淘到臥鐵為止,才算恰到好處,才能保證灌區用水。正如XVE的采用底層虛擬化技術,對創統RAID技術進行了深刻地創新,為系統的提供堅實可靠的基礎。低作堰就是說飛沙堰有一定高度,高了進水多,低了進水少,都不合適,自動調節流入成都平原的水量。正如XVE的智能資源管理,使得數據能自由的流動,隨需地擴展。“深淘灘,低作堰”看似平平常常、簡簡單單的,但卻是中國古代人民智慧的結晶,XVE將這個理念運用到設計中,并且安裝了XVE這顆存儲之心的中端、高端存儲產品已經規模應用,在市場上不斷取得客戶的認可。相信有一天XVE會和華為存儲一道取得更大成功,成為國人自主創新的驕傲。

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renxinbo

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