Spectrum Scale

2018/02/14 03:09
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高端存储:2016年为止,最新产品为DS8884、DS8886和DS8888

闪存系统:2016年为止,最新产品,以FlashSystem 900为硬件基础,包装了FlashSystem V9000、A9000和A9000R

 

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Ø  Spectrum Scale是一款软件定义存储产品,完全继承GPFS,也称作Elastic Storage, 兼容AIX, Linux and Windows Server操作系统,支持IBM POWER, Intel or AMD Opteron based servers, and z Systems。

Ø  Spectrum Scale具有良好的可扩展性、闪存加速性能,以及基于策略的自动存储分层功能(从闪存、磁盘到磁带)。

Ø   Spectrum Scale 为所有数据提供单一文件命名空间,提供Swift/S3对象服务和Openstack接口、大数据等存储服务接口。IBM Spectrum Scale:高性能、高扩展性的文件、对象、块和大数据分析的存储软件,具备随地存储、运行和数据访问能力。

Ø  Spectrum Scale 在GPFS的基础上增加了Hadoop大数据、对象等能力,在存储功能上有了增强,具备丰富的特性、如Cache加速、生命周期管理、统一命名空间、多站点等;同时支持加密等特性和软硬件解耦部署

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云集成

Ø  IBM Spectrum controller 

Ø  SmartCloud Virtual Storage Center

Ø  SmartCloud Storage Access

Ø  Openstack

Ø  IBM Cloud

应用集成

Ø  POSIX

Ø  Hadoop

Ø  NAS

Ø  Object

FTP/SCP

丰富的硬件集成 

Ø  SAN

Ø  闪存

Ø  JBOD

Ø  带库

Ø  X86…

 

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业务访问:

Ø  标准CIFS/NFS访问

Ø  POSIX访问

Ø  对象等

架构(解耦)

Ø  集中部署

Ø  分部署多Region部署

生命周期管理:

Ø  存储内部HDD、SSD之间热点迁移

Ø  存储间,存储和带库间数据热点迁移

Ø  数据云上云下数据热点迁移。

 

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Spectrum Scale的三种交付模型

Ø  Cloud-based delivery model   Spectrum Scale 部署在云上提供存储服务,例如 IBM SoftLayer。

Ø  Software-based delivery model   用户可以基于现有的硬件部署IBM Spectrum Scale storage,可以选择不同的服务器硬件和操作系统,目前支持的服务器硬件和操作系统有:Linux on Power、Linux on IBM z Systems、 Linux on x86 (64-bit)、IBM AIX on Power、Microsoft Windows on x86 (64-bit)。

Ø  Hardware-based delivery model   用户可以根据需求购买软硬一体化设备,设备上已经预安装了IBM的相关软件。

 

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架构

Spectrum Scale与硬件解耦,支持X86服务器和SAN架构横向扩展(常用架构为分布式节点 后端SAN阵列),或Spectrum Scale Server。

操作系统

IBM AIX

LinuxRed Hat、SUSE Linux Enterprise Server;

WindowsMicrosoft Windows Server 2012、Microsoft Windows 7

硬件支持

X86 架构:Intel EM64T 处理器或 AMD Opteron,最少 1GB 系统内存
IBM POWER 架构:AIX v6.1 或 v7.1,Linux on POWER3(最低),最少 1GB 系统内存;IBM z Systems(仅限运行 Linux)

文件系统

264(9 quintillion)个文件/文件系统 

文件系统容量

2^99 Byte

支持节点

1 - 16,384

支持协议

文件访问:POSIX、GPFS、NFS v4.0、SMB v3.0
大数据和分析:Hadoop MapReduce
云接口:OpenStack Cinder(块)、Swift(对象)、S3(对象)

对象存储

IBM Cloud Storage System (Cleversafe), Amazon S3, IBMSoftLayer Native  Object, 

OpenStack Swift and Amazon S3 compatible providers 

协议支持

Ø  Object Access Protocols (Swift/S3),Openstack Swift (Based on Juno Release),S3 Protocol.

Ø  REST-based data access

ü  Simple set of atomic operations:PUT (upload), POST (update metadata), GET (download),DELETE

增值功能

Encryption, Compression, QoS, & Disaster Recovery, File-In-Object-Out and Object-In-File-Out Support, transparent cloud tiering, Multi Region support, ILM support for Object, Movement of Object across storage tiers, AFM.

 

IBM Spectrum Scale基于SDS,实现容量和性能独立按需扩展,避免容量或性能浪费,也可以独立扩展存储服务接口类型。IBM Spectrum Scale支持多种部署选项和现有块存储、存储服务器(ESS)硬件节点集成,提供全局命名空间和统一访问接口,如文件接口 (POSIX, NFS, CIFS), 对象接口 (S3, SWIFT) 、大数据接口 Hadoop Distributed File System (HDFS)等等

 

Ø  TCS(Transparent cloud tiering):  集Flash、HDD disk, cloud, 带库成一套存储系统,满足高性能、降低成本。IBM公有云(如Softlayer)或Cloud Object Storage 可作为其一个存储层使用。

Ø  统一的文件和对象:文件和对象共享存储空间,文件数据可以通过文件读取,避免了数据孤岛和数据从文件到对象转化的成本。

Ø  快照和同步异步复制: 实现数据快速备份,副本和数据按需恢复;实现自动的故障Failover和Fialback。

Ø  基于策略的数据压缩: 节约存储容量,按需指定需要压缩的数据。

Ø  Encryption and Secure File Delete:  采用独立密钥管理系统实现数据在传输过程和存储介质中的加密,采用销毁密钥的方式删除数据。

Ø  多站点global collaboration. 部署在不同区域的存储可以通过全局命名空间访问,通过全局文件共享Global Active File Management和advanced routing and caching加速跨数据中心和区域应用的访问性能.

Ø  数据生命周期智能感知. 基于策略,根据冷热度把数据迁移至匹配层。

 

 

Spectrum Scale的发展与演进

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l  软件定义存储,软硬件解耦

Ø  可以根据业务需要选择硬件.

Ø  IBM 提供了Elastic Storage Server (ESS) 配合Spectrum Scale版本部署 

l  Spectrum Scale架构分类

Ø  Network-Based Client架构

Ø  Direct Attached Storage架构

Ø  Mixed NSD access架构

Ø  File Placement Optimizer (FPO)架构

 

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Spectrum Scale是存储虚拟化软件,与硬件解耦;可根据应用需求选择硬件,考虑灵活性,可以采用通用硬件,考虑性能,可以选择配置较高的硬件,IBM推荐的服务器为Elastic Storage Server

The IBM Elastic Storage Server is based on the following software:

Ø  Red Hat Enterprise Linux 7 for Power

Ø  GPFS Standard Edition 4.1

Ø  GPFS Native RAID 4.1

Ø  IBM Support for xCAT 2(Extreme Cluster/Cloud Administration Toolkit)

 

Elastic Server GS系列分四个型号:

•       GS1支持24块SSD磁盘,带宽支持6GB

•       GS2支持SSD或SSD SAS配置,对应带宽有所区别。

•       GS4模型和GS2类似,最大区别在于磁盘数量和带宽。

•       GS6支持SSD和SAS混合配置,带宽可以支持7GB。

 

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Elastic Server GL系列分三个型号:

      GL2支持SSD和NL-SAS磁盘配置,聚焦分析性业务,对应带宽可达5GB以上,裸容量可达460TB。

      GL4聚焦大数据分析和云计算,类似GL2,最大区别在于磁盘容量和带宽。

      GS6是由6个磁盘框构成,所以支持容量更大,性能更高,带宽可以支持12GB以上。

 

 

IBM Spectrum Scale RAID

l  Spectrum Scale搭配IBM的服务器和JBOD硬件组合为Elastic Storage Server,这种方案中已经实现了EC方式的软RAID(本地RAID),所有数据分布由Spectrum Scale控制。 软RAID支持EC(最大 3)和副本(最大4副本);数据分布到更多盘,获取更高的性能和数据恢复效率;能承受硬盘框级别的故障。

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l  Active File Management (AFM)

AFM主要用来实现跨地域的数据共享和访问加速,适用于分支办公场景,AFM为位于不同地域的多个集群提供统一的命名空间,多个集群间可通过WAN互联,使用NFS协议进行数据的并行传输 。

l  Spectrum Scale Snapshots for Files

支持基于file system, file set, and file level的快照,可指定策略的保留周期、支持多次快照,快照支持备份或镜像程序并发访问(推测是只读快照)。

支持文件克隆。 IBM Spectrum Scale V4版本支持10,000个Filesets,支持256个Global 快照和256个独立的Fileset快照。

Filesets提供一个细粒度的文件目录管理方式,如文件系统的一个分区或子目录,Filesets可以用来执行配额管理、快照、挂载、卸载操作、并可作为存储Pool使用等。

 

通过在Client节点插入廉价的SSD和Flash,Spectrum Scale 自动的、透明的把热点数据加速在SSD或Flash中,增加存储性能,并且减小数据访问时延。

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Highly Available Write Cache (HAWC)

HAWC采用NVRAM(SSD、Flash或FlashSystem)缓存recovery log,降低同步写的时延,通常有两种方式使用HAWC。

Ø  保存Spectrum Scale recovery log和元数据到高可用的存储系统,例如闪存、FlashSystem。

Ø  保存Spectrum Scale recovery log和元数据在Spectrum Scale client节点的低可靠NVRAM中。

    Hierarchical Storage Management (HSM)

HSM是一个数据性能优化方案,通过闪存IBM FlashSystem作为Hot file存储层提高文件系统性能,并实现数据在HDD、SSD和带库之间按照热点自动回迁。

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Spectrum Scale可以定制ILM(Information lifecycle management)策略, ILM策略使用类SQL的语法,将冷数据迁移到云存储中,云存储支持IBM自己的公有云、Cleversafe和其他兼容Amazon S3或OpenStack Swift的对象存储。

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Unified file and object access (UFO

l  通过文件接口(SMB/NFS/POSIX)访问对象数据,同时支持通过对象接口访问文件,无缝地继承了文件和对象数据。

l  在类似Hadoop MapReduce或Spark的分析系统中,对象数据可以作为File或fileset被直接访问用来进行数据分析。

l  数据以对象采集、分析结果以对象发布,整个过程无需数据移动。

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支持虚拟化部署

Ø  Spectrum Scale支持部署在专用的服务器,或部署在如基于虚拟化的AIX, Linux,或者 Windows操作系统之上。

Ø  基于虚拟化部署,考虑到性能,兼容性等因素,在实际应用中很少遇到,在技术上支持的虚拟化平台有:

ü  PowerKVM

ü  PowerVM: 两种Virtual I/O Server (VIOS)方式实现虚拟化。

l  Virtual SCSI target adapters (VSCSI)

l  Virtual Fibre Channel adapters (NPIV)

ü  Hyper-V

ü  VMware

KVM

 

Native Encryption and Secure Erase

数据加密

Ø  采用加密软件在应用层实现加密。

Ø  数据在存储到磁盘之前完成加密,不影响其他存储其他增值特性。

 

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安全数据销毁

Ø  通过销毁管理密钥实现数据销毁,不需要多次擦写磁盘,所以在销毁数据时,对其他应用业务不会产生性能影响。

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