磁盤陣列技術誕生于1987年，由美國加州大學伯克利分校提出。這項技術的核心設計理念是RAID技術。原來的名稱是“Redundant Array of Inexpensive Disk”，最初的研制它的目的是為了組合小型的廉價磁盤來代替大的昂貴磁盤，以降低大批量數據存儲的費用。同時也希望通過冗余信息的方式，使得單一磁盤失效時不會丟失數據，因此開發出不同級別的RAID數據保護技術，并在此基礎上逐漸致力于提升數據訪問速度。這個名字后來改為“Redundant Array of Independent Disk”，但仍然稱作“RAID”。

  

    經過多年的發展，企業中數據的價值越來越高，而承載這些數據的磁盤陣列也越發受到用戶的重視。從市場分布可以看出，存儲與服務器所占比例呈逐年上升趨勢。用戶的強大需求同時也給存儲系統供應商創造了巨大的商機。目前市場上不但有老牌廠商提供的各種產品，也有初創公司新推的各種系統。自然，當前市場上的磁盤陣列也是一番花團錦簇的景象。在用戶有了眾多選擇的同時，也有了選擇上的困惑。因此，我們就從體系結構的角度，簡要分析目前磁盤陣列的差異性，希望可以給用戶在選擇磁盤陣列時參考。

   

    目前的磁盤接口有IDE、SATA、SCSI、SAS、FC等幾種。其中IDE接口磁盤正在被SATA接口硬盤取代，將逐漸退出歷史舞臺，兩者主要多用于桌面；SAS接口磁盤也正在逐漸淘汰SCSI接口，很快將占領企業應用的低端市場；而FC(Fibre Channel，光纖)接口硬盤一出生就是專門針對高可靠、高可用、高性能的企業存儲應用的，不但接口速度快，而且支持雙端口訪問，又經過嚴格的生產工藝控制，可靠性很好。由于這些天生優勢，FC接口硬盤在企業用戶中尤其是關鍵數據存儲應用中占據著絕對優勢，也是高端存儲應用的首選磁盤。

  

    基于SATA、SCSI接口的磁盤陣列大家見過很多了，這里就不再贅述，重點說是所光纖接口磁盤陣列。光纖磁盤陣列又可進一步從體系結構細分成三大類：JBOD磁盤陣列、雙控制器磁盤陣列和多控制器磁盤陣列。

  

    嚴格意義上講，JBOD還不能稱之為“陣列”。JBOD是Just Bundle of Disk的縮寫，意即只是一串磁盤的組合。這樣的“磁盤陣列”也被稱為傻盤陣列，因為JBOD內部既沒有控制器，也沒有緩存，磁盤之間也沒有提高性能和安全性的任何手段。每個磁盤都獨立地接收來自主機的數據訪問。如果需要實現RAID級別的保護，主機不但要負擔磁盤讀寫等操作，還要進行RAID算法的處理，對主機資源的占用率較大，嚴重影響系統整體性能。

  

    因此，在采用光纖磁盤陣列時，一般都采用帶智能磁盤控制器的磁盤陣列。磁盤控制器是介于主機和磁盤之間的控制單元，配置有專門為I/O進行過優化的處理器以及一定數量的cache。控制器上的CPU和cache共同實現對來自主機系統I/O請求的操作和對磁盤陣列的RAID管理。相對于JBOD磁盤陣列，控制器磁盤陣列釋放了大量主機資源，來自主機的I/O請求由控制器接受并處理，陣列上的cache則作為I/O緩沖池，能夠大大提高了磁盤陣列的讀寫響應速度，顯著改善磁盤陣列的性能。又由于光纖磁盤天生擁有雙端口，所以，一般的光纖盤陣都采用雙控制器，從而充分發揮光纖磁盤的高可用特性。兩個控制器不管配置成active-active還是active-standby，都能為用戶提供高可用特性，而且大都支持熱插拔功能，能夠實現簡單的無單點故障，為用戶提供的7*24不間斷業務。

  

    在配置了CPU和cache的磁盤陣列中，其部分高端產品還可以運行基于磁盤陣列的存儲軟件。因此，它可以提供比較全面的基于磁盤陣列的解決方案。

  

    在當前存儲市場上，這一類的磁盤陣列種類繁多，數量巨大，同時也在質量和性能上也存在著巨大的差距，價格跨度也很大。其代表產品有IBM DS系列、HP EVA系列、EMC CLARIION系列、HDS Thunder 95系列等等。LSI也在這一檔次的磁盤陣列方面頗有建樹。尤其值得一提的是，IBM S-4000系列、STK D系列及SGI TP系列都是OEM LSI公司的E系列陣列控制器。 

  

    從體系結構上講，這類產品屬于中端產品，但其中比較引人注目的是IBM SHARK系列產品。IBM的SHARK系列產品是典型雙控制器結構的產品，其高端型號DS-8300產品的每個控制器是4個CPU的P570小型機，雙控制器最大配置CPU數量為8個CPU。但DS-8000系列產品具備了許多高端產品應有的特征，比如主機端口最大可達128個2Gb FC，磁盤接口多大64個，緩存容量也可以達到256GB，這些特性使其可以匹敵多控制器存儲系統，因此，DS-8000系列也是IBM公司參與高檔存儲產品市場競爭的主要武器，而且和競爭對手高檔產品相比其價格優勢非常明顯。

 

     第三類是多控制器磁盤陣列：雙控制器磁盤陣列由于控制器只能配置兩個，不能在同一磁盤陣列內配置更多控制器，在一定程度上局限了其數據處理能力。多控制器磁盤陣列便應運而生，其體系結構一般分為三層

 

    通道控制器：管理主機和cache之間I/O及運行基于存儲的軟件解決方案。

    全局緩存控制器：巨大的非易失性cache，它是系統性能超群的基礎之一。

    磁盤控制器：管理cache和物理磁盤組之間I/O及運行基于存儲的軟件解決方案。

 

    在實際應用時，每層的控制器至少成對配置，提供全冗余特性，實現無單點故障。也可以配置多對，在性能上進行成倍擴展。比如EMC的DMX-3最多可以配置8個前端控制器（Channel Director）、8個緩存控制器（Memory Director）、8個后端控制器（Disk Director），整個系統中處理器數量最多可達130顆。多級控制器分工協作，系統整體性能因而可以獲得最佳擴展性。更重要的是，在多控制器體系結構基礎上，提供了許多獨特存儲軟件解決方案。該檔次產品是大型關鍵業務數據中心的首選。

  

    目前，掌握高檔多控制器體系結構產品技術的廠家，只有EMC和HDS這兩家公司。從體系結構來看，最初的EMC和HDS公司的多控制器磁盤陣列產品沒有什么區別，都是基于總線結構。后來HDS開發出了基于全交換架構的Lightning9000/USP系列，并在內部把控制流和數據流分開，提升了內部的傳輸帶寬。其后EMC推出了基于直聯矩陣結構的Symmetrix DMX系統，在繼承低延遲特性的基礎之上，進一步的提升了內部總線的帶寬。但無論如何，這類系統都是以高可靠性和高可用性為訴求的高端存儲陣列，在這兩方面已經達到了近乎完美，在電信和銀行等領域都得到了極大的認可和廣泛的應用。

  

    很多服務器生產廠商也都有磁盤陣列產品出售。由于擁有廣泛的銷售渠道和強大的市場運作能力，也有較高的市場占有率，到目前為止，所有主機廠商掌握自主知識產權的磁盤陣列仍然停留在雙控制器磁盤陣列這個層面。雖然HP和SUN也有的多控制器體系結構的磁盤陣列在銷售，但都是OEM HDS產品。

  

    當下流行的信息生命周期管理、虛擬存儲、存儲資源管理等等理念都和分級存儲密切相關，這為用戶進行全方位的數據管理提供了參考。用戶可以根據信息的價值采取適當級別的磁盤陣列，制定相應的存儲方案。

  

    本文只是從系統結構上對光纖磁盤陣列做一個簡單的劃分，供用戶參考。