文/張明德 | 2021-05-09發表

在HPE過去2、3年來的儲存產品更新中，最重要的，便是在Discover 2019大會中發表的Primera 600系列。

Primera是HPE旗下的全新儲存陣列產品系列，系統架構與功能雖然繼承了過去的3PAR StoreServ系列，但無論在硬體還是核心軟體上，都有全新的進化，將逐步取代3PAR StoreServ系列，構成HPE未來的高階與中高階產品骨幹。

Primera是HPE新一代主力儲存陣列產品，可提供2～4節點的控制器橫向擴展，最大4PB的儲存容量，並支援NVMe、25GbE、32Gb FC等新一代I/O介面。

HPE新一代高階儲存主力

在HPE目前的儲存陣列產品線中，Primera系列被定位為用於最高階的Tier 0，承擔關鍵任務儲存服務；次之是Tier 1的Nimble系列，用於承擔涵蓋廣泛的通用儲存服務；然後是Tier 2的MSA系列，提供經濟實惠的入門級儲存服務。

「Tier 0」這個產品分級，是HPE給Primera這款產品的新定位，代表零停機時間、高效能與低延遲，還兼具高彈性3站點備援與高精細QoS管理等特性。

不過，Primera系列雖然被定位為HPE旗下最高階的儲存陣列產品，但是就規格來看，目前推出的Primera 600系列機型，實際上的規格涵蓋範圍，是介於中階與高階儲存產品之間。

以擴展能力來看，Primera 600系列介於3PAR StoreServ家族中階的8000/9000系列，以及高階20000系列之間，橫跨了中階產品入門機型，到高階產品入門款式的範圍。

以最高階機型Primera 670而言，可提供4控制器組態、960臺磁碟或576臺SSD的擴展能力，相當於StoreServ 20000系列的入門機型20450，或是中階產品的旗艦機型StoreServ 9450。而最低階的Primera 630，擴展能力則與3PAR StoreServ 8000系列入門款8200相近，都是雙控制器組態，以及120/144臺SSD、240臺硬碟的規格。

較大的不足，是Primera目前對高階組態的支援還有限，最高只到4控制器組態，與StoreServ中階的8000/9000系列相同，不像StoreServ 20000可支援到最高8控制器。加上Primera 600採用尺寸較小的1U控制器規格，以致I/O埠數量也較少，頂級的Primera 670最多也只提供48個前端I/O埠，雖然高於同樣採用1U控制器的StoreServ 8000（最多24個前端I/O埠），但明顯少於採用2U控制器的StoreServ 9000與20000系列（分別可提供80個與160個前端I/O埠）。

由於Primera系列目前還不能涵蓋到高階儲存陣列的機型範圍，所以，目前HPE仍繼續提供原有StoreServ系列的高階機型20000系列。不過，我們預期HPE不久後就會推出Primera系列更高階的8控制器版本，屆時就能完整取代既有的StoreServ系列。

3PAR家族的繼承與發展

從核心架構來看，Primera系列是3PAR StoreServ系列的延續發展，但在內涵上引進了許多變革，可說是HPE自2010年併購3PAR之後，歷經10年後的新進化。

在硬體上，Primera繼承了3PAR的網格（Mesh）式多控制器架構，以及基於專屬ASIC晶片的硬體加速架構，但大幅升級網格互連規格，並改進了ASIC的配置。在軟體上，Primera的Primera OS也繼承了3PAR OS的儲存虛擬化與分散式RAID架構，以及豐富的資料服務功能，但又引進了全新的「服務中心式（Services-Centric）」底層架構。

就機箱設計來說，目前的Primera 600系列，兼具了以往StoreServ 8000與9000、20000等系列的特色。

Primera 600系列和以往中階的StoreServ 8000系列一樣，採用了較緊緻的1U規格控制器，以及內含磁碟槽的基礎（Base）控制器機箱設計。入門款的Primera 630採用 2U控制器機箱，可容納2組1U控制器與24臺2.5吋磁碟，較高階的Primera 650與670，則採用可容納4組1U控制器與48臺2.5吋磁碟的4U控制器機箱。

相較下，StoreServ的9000與20000系列，則都採用2U規格的控制器機箱，而且控制器機箱不含磁碟槽，完全依靠外接儲存櫃來提供儲存空間。這種設計帶來較高的空間占用，在最小的雙控制器與基本儲存組態下，占用的機架高度比Primera多一倍以上。但另一方面，尺寸更大的2U控制器，也得到安裝更多I/O介面卡，提供更多I/O埠的餘裕。

而在控制器互連架構上，Primera則與StoreServ 9000與20000系列一樣，都是背板（Backplane）互連架構，所有控制器都透過機箱背板的低延遲鍊路連結。

而在儲存組態上，Primera與StoreServ系列最大的不同，便是Primera新增支援了NVMe介面，包括控制器機箱可支援NVMe SSD，以及基於FC介面的NVMe-oF傳輸，未來也會支援儲存級記憶體（Storage Class Memory，SCM）。

相較下，StoreServ系列只支援SAS介面儲存裝置，StoreServ 9000與20000雖已早一步支援NVMe SCM模組，但這是一種附加PCIe卡型式的儲存模組，安裝在控制器的I/O卡插槽中，使用限制較大，只算是變通的NVMe支援。

另外Primera也採用與StoreServ系列不同的磁碟保護策略，只支援RAID 6，而不再有RAID 1、5的選項，以提供較高的磁碟保護能力。

空前的100%可用性保證

在Primera諸多新功能中，最引人注目的，無疑是業界首見的100%可用性保證，也就是HPE標榜的零停機時間「Tier 0」等級服務能力。

當前多數企業級中高階儲存設備的可用性，是「6個9」等級，即99.9999%，相當於每年停機31.6秒，少數高階產品還能達到「7個9」，也就是99.99999%等級，相當於每年停機時間僅3.16秒，但即使如此，也還不是100%，由此可看HPE對Primera設計的信心。

但要取得這項100%可用性保證，必須滿足以下條件：

● 用戶必須購買Primera儲存陣列。

● 與HPE簽訂Proactive care或更高等級的支援服務合約。

● 最低保固期限為3年，Primera陣列的Primera OS必須處於可支援更新的狀態。

● 需啟用InfoSight雲端平臺支援功能，將資料回傳HPE。

● 當用戶從InfoSight平臺接收到可用性相關訊息時，須於10天內更新InfoSight建議的修補程式，並在30天內更新InfoSight建議的Primera OS版本。

在保固期限內，HPE保證Primera陣列提供100%的服務持續性，若發生HPE導致的非計畫性服務中斷，用戶可獲得部分退款的保證。

不過，若不是HPE導致的服務中斷，如用戶環境造成的斷電、網路中斷、用戶自身造成的計畫性與非計畫性服務中斷（如操作錯誤，歲修停機等）、還有用戶環境中非HPE品牌元件造成的服務中斷，以及Primera系統容許範圍外的負載等，則不在HPE保證範圍內。

持續擴展的服務與支援能力

自發表1年多以來，HPE陸續透過更新Primera核心的Primera OS 作業系統，持續擴展這個產品家族的功能，其中最重要的，便是去年下半年推出的Primera OS 4.2版，新增純NVMe SSD儲存組態的支援，可改善存取延遲。另外也為Peer Persistence跨資料中心遠端複製功能，新增了3站點架構的支援，並支援以公有雲站點作為複製目標，還提供了近即時的非同步遠端複製功能，還原點目標（RPO）可以降到只有1分鐘。

在Primera OS 4.2的更新中，HPE也優化了Primera對於VMware VVOL儲存架構，與Container環境的支援，前者包括結合VMware Site Recovery Manager災難備援架構的支援，後者則包括透過Kubernetes容器支援介面（Container Storage Interface，CSI）驅動程式，來讓Primera儲存陣列支援Kubernetes容器應用環境。

HPE Primera 600系列基本規格

目前Primera包含雙節點的630系列，以及2～4節點的650與670等3種等級，每種等級又分別含有全快閃組態的A系列，與混合儲存組態C系列等兩種款式，所以一共有A630/C630、A650/C650，以及A670/C670等6款機型。

HPE Primera儲存組態

繼承了過往HPE 3PAR StoreServ系列的特性，Primera系列也具備Scale-Out橫向擴展，以及Suale-Up縱向擴展能力。

Primera的控制器之間透過機箱背板互連，其中的630系列，提供了雙節點的控制器組態，650與670系列則都提供2或4節點的控制器組態。

而Primera的每組基礎（Base）控制器機箱，都提供了SAS搭配NVMe的後端I/O介面組合，基礎（Base）控制器機箱本身的磁碟槽可以混合安裝SAS與NVMe磁碟，還可透過SAS埠外接擴充磁碟櫃。

HPE目前為Primera提供了2種擴充磁碟櫃，一為可容納24臺2.5吋SSD或硬碟的SFF規格，另一為可容納12臺3.5吋硬碟的LFF規格。視機型不同，Primera系列可提供外接5～38組擴充磁碟櫃的選項。

 

支援NVMe+SAS雙重介面

Primera的基礎控制器機箱提供了NVMe與SAS兩種磁碟介面的支援。雙節點版本的基礎控制器機箱，提供了24個SAS介面磁碟槽，其中機箱最右邊8個磁碟槽是SAS與NVMe雙重介面。4節點版本的基礎控制器機箱，則提供了48個SAS介面磁碟槽，機箱最右邊16個磁碟槽是SAS與NVMe雙重介面。

HPE Primera硬體解剖

就產品沿革來說，Primera雖然是先前3PAR StoreServ的延續發展，沿用了3PAR的通用處理器+專屬ASIC晶片的混合處理器架構，以及網格（Mesh）型式的多控制器叢集互連架構，但細節上存在許多關鍵的不同。

首先，Primera更新了核心處理器規格。先前3PAR StoreServ採用的通用處理器，是Ivy Bridge平臺的Xeon處理器，而Primera則更新為Skylake平臺的Xeon處理器，相差了2個世代。在ASIC晶片方面，先前3PAR StoreServ的控制器搭載了1或2顆第5代ASIC，Primera則搭載了1或4顆第6代ASIC。

憑藉新一代的AISC晶片，加上配置了數量更多的ASIC晶片，Primera透過ASIC提供的控制器互連頻寬也大幅提高。以同樣的4控制器組態為基準，上一代3PAR StoreServ 8000透過4顆ASIC，可提供48GB/s尖峰頻寬，Primera則能匯聚16顆ASIC，獲得128GB/s的頻寬。而上一代最高階的StoreServ 20000系列，在最大的8控制器與16顆ASIC組態下，也不過是224GB/s的互連頻寬。

其次，Primera更動了快取記憶體配置。先前3PAR StoreServ的快取記憶體分為系統控制（Control）與資料（Data）兩種，而Primera的快取記憶體則是單一通用的，不區分系統控制或資料用。

Primera也大幅提高了記憶體配置容量，最高階的Primera 670，每組控制器可擁有最大1TB的快取記憶體，相較下，StoreServ家族中最高階的20000系列，每組控制器最多不過448GB記憶體的配置。

第3，Primera升級了控制器互連架構。比照先前3PAR StoreServ最後兩款產品9000與2000系列，Primera也是全面透過機箱背板來連結控制器，相較下，StoreServ 8000以前的款式，在2節點組態下，同樣是透過背板來讓同一機箱內的2組控制器互連，但對於4節點以上組態，則是透過Interconnect埠的纜線，來提供跨機箱的控制器互連。

此外，Primera也升級了背板網格傳輸頻寬，先前3PAR StoreServ的每節點背板傳輸頻寬是單向4GB/s，總頻寬8GB/s；Primera則分別提高到8GB/s與16GB/s

第4，Primera引進了更多樣化的加速硬體，加速運算卸載功能也更為靈活。3PAR StoreServ只有ASIC這一種加速硬體，而Primera除了ASIC外，也內含了Intel的Quick Assist Technology（QAT）晶片，據Primera發表時的原廠說法，Primera OS可視系統負載情況，將資料縮減運算分別交由ASIC晶片、QAT晶片或x96通用處理器來執行。

第5，Primrea全面更新了前端I/O與後端I/O介面規格。

3PAR StoreServ的後端I/O介面是12Gb SAS，StoreServ 9000與20000系列另外能在控制器的PCIe擴充槽中，安裝NVMe介面的SCM儲存模組，但這算是非標準的NVMe支援方式，磁碟槽仍然只能安裝SAS介面磁碟；在前端I/O介面方面，3PAR StoreServ則有16Gb FC、10Gb FCoE或10Gb iSCSI，還有用於File Persona檔案存取用的1/10GbE，最晚推出兩款StoreServ機型20000與9000系列，後來也增加了32Gb FC的支援。

而到了Primera系列，後端I/O介面架構，改為NVMe與12Gb SAS的混合搭配，增加了支援NVMe的能力，Base機箱的部分磁碟槽，可直接安裝NVMe SSD。

在前端I/O介面方面，Primera除了保留16Gb FC與10GbE以外，另新增支援32Gb FC與25GbE兩種新介面，但也少了透過10GbE埠支援File Persona檔案存取相關功能。

機箱正面

Primera系列由內含控制器的基礎（Bsae）機箱，以及擴充磁碟櫃組成。目前上市的Primera 600系列有兩種基礎機箱款式，包括2U/24Bay機箱的雙節點機型，以及4U/48Bay的4節點機型。擴充磁碟櫃亦有兩種款式，分別為基於2.5吋磁碟、2U/24Bay的SFF機箱，與基於3.5吋磁碟、2U/12Bay的LFF機箱。

機箱背面

Primera 600系列中，630系列的2U機箱含有2组控制器與2组電源供應器，650與670系列的4U機箱則含有4组控制器與4组電源供應器。

I/O介面配置

每組控制器都預先內建了1組管理埠 1、1組服務埠 2，2組用於遠端複製（Remote Copy）的10GbE埠 3，以及外接擴充磁碟櫃用的SAS埠，我們手上這臺A630有2組SAS埠 4，更高階的650與670系列的控制器則有4組SAS埠。控制器另含有空的HBA卡插槽，可用於安裝選購的I/O介面卡，入門款的630系列有2個HBA卡插槽 5，較高階的650與670系列則有3個HBA卡插槽。

控制器

Primera系列採用網格式多控制器架構，控制器之間，均透過Base機箱背板彼此互連，構成Active-Active的高可用架構。

控制器解剖

Primera控制器的核心，包含了Xeon Scalable通用處理器，ASIC加速晶片、DRAM快取記憶體，另外再加上HBA卡插槽與開機磁碟。照片中是630系列的控制器，每組控制器搭載了1顆Xeon Scalable處理器與1顆ASIC晶片。較高階的650與670系列，每組控制器則含有2顆Xeon Scalable處理器，以及4顆ASIC晶片。

電源供應器

以630系列為例，配置了2組800W電源供應器，提供熱備援的電力供應。

Primera的ASIC硬體加速架構新進化

新推出的Primera系列，最重要的特色，便是繼承了3PAR家族基於ASIC的硬體加速架構，可透過Intel處理器與ASIC晶片的分工，兩者相輔相成，達到增進整體系統效能的目的。

目前流行的主流儲存陣列控制器架構，是由通用處理器包攬所有運算工作，架構簡單，成本也相對較低，但應用上也存在兩項弊病：

首先，壓縮、重複資料刪除等高負載的資料服務功能，會占用過多的處理器資源，以致嚴重衝擊系統整體效能。

其次，主流架構是由通用處理器同時包攬I/O指令與資料傳輸工作，若同時遇上需要處理大量metadata的交易密集型工作負載，以及需要傳輸大量資料的傳輸密集型工作負載時，兩種工作負載將會爭搶處理器資源，以致影響到效能表現。

而3PAR採用Intel通用處理器結合ASIC的混合架構，則解決了前述兩個問題。

（1）ASIC內建了卸載引擎，可卸載RAID奇偶校驗、重複資料刪除與壓縮等特定運算功能的負載，顯著減輕通用處理器的負擔。

（2）通用處理器與AISC的分工合作，可實現混合工作負載的平行處理——Intel處理器負責處理SCSI控制指令與metada，ASIC則負責處理資料傳輸，兩種作業互不干擾，可更好的對應混合工作負載。

不過，自3PAR StoreServ到Primera的發展過程中，隨著產品功能的演進，控制器的ASIC晶片配置架構也有所變化。

3PAR StoreServ的ASIC架構

在後期型3PAR StoreServ系列的控制器上，搭載了1或2顆作為通用處理器的Intel處理器，搭配1或2顆第5代ASIC晶片，Intel處理器負責管理系統控制快取記憶體（Control Data），而ASIC則負責管理資料快取記憶體（Data Cache），而ASIC晶片與Intel處理器之間，則是透過PCIe交換器互連。

ASIC晶片的基本功能，是控制器網格的通信，與資料快取I/O傳輸處理，控制器與控制器之間是透過彼此的ASIC晶片互連，藉此實現所有節點之間的全域統一快取記憶體空間。ASIC晶片還內含了RAID 5、RAID 6的奇偶校驗運算功能，用於確保資料一致性的持久性校驗（Persistence Checksum）運算功能，以及用於縮減資料的Zero區塊檢測與重複資料刪除等功能。

Primera的ASIC架構

Primera 600系列的控制器，搭載了1或2顆作為通用處理器的Intel處理器，搭配1或4顆Primera ASIC晶片。從3PAR時代起算，這顆Primera ASIC晶片可以算是第6代。

與3PAR StoreServ相比，Primera架構上最大的差別有兩點：

其一，是Primera增加了ASIC晶片的配置數量。在入門級機型上，如3PAR StoreServ 7000/8000與Primera 630，兩個系列同樣都是每組控制器配置1顆ASIC晶片。不過，在中、高階機型上，3PAR StoreServ即使是最高階的20000系列，每組控制器也只配置了2顆ASIC晶片。相較下，Primera的中、高階款式650與670，每組控制器都配置了多達4顆ASIC晶片，大幅提高了處理器資源。

其二，是Primera的通用處理器與AISC使用同一個通用的快取記憶體空間，並由Intel Xeon處理器負責快取記憶體控制，不像3PAR StoreServ控制器，將快取記憶體區分為系統控制快取與資料快取兩種。在Primera OS系統軟體管理下，會視負載情況，自動調整系統本身，以及讀取/寫入占用的快取記憶體容量，記憶體應用上更具彈性，資源利用效率也更高。

至於Primera ASIC晶片承擔的功能，則與第5代ASIC相似，基本功能也是節點間互連通信，並內含了RAID奇偶校驗計算、Zero區塊檢測與重複資料刪除計算、持久性校驗等卸載運算功能。

3PAR StoreServ與Primera控制器架構對比

左為Primera的控制器架構，右為3PAR StoreServ的控制器架構，Primera繼承了後者的Intel處理器搭配ASIC晶片設計，但有2點關鍵的不同：

（1） Primera系列配置了更多ASIC晶片，每組控制器最少搭載1顆ASIC、最多可達4顆；3PAR StoreServ系列則是1到2顆ASIC。

（2）兩者的快取記憶體配置架構不同，在3PAR StoreServ系列上，含有控制快取（Control Cacahe），以及資料快取（Data Cacahe）等兩種不同用途的快取記憶體配置，並分別由Intel處理器與ASIC晶片負責管理；而在Primera系列上，則只有通用的快取記憶體，並由Intel處理器負責管理。圖片來源／HPE

Primera的控制器網格互連架構

上圖是4節點組態的Primera控制器架構，在4組控制器之間，透過背板將彼此的ASIC晶片互相連結，由ASIC擔任節點間的通信控制，背板則提供通信鏈路。而在個別控制器內部，則透過PCIe交換線路來連結ASIC晶片與Intel處理器。圖片來源／HPE

Primera嶄新的系統軟體與管理架構

Primera核心的Primera OS儲存作業系統，繼承了3PAR OS作業系統的虛擬化儲存管理架構，與豐富資料服務功能，但改用全新的「服務中心式（Services-Centric）」底層架構。在管理架構方面，Primera則提供了與InfoSight雲端平臺更緊密的整合。

服務中心式的系統架構

就管理操作介面、儲存配置管理，以及資料服務功能來說，Primera OS繼承了3PAR OS的基礎，包括Fast RAID儲存虛擬化架構，SSMC管理控制臺，以及Virtual Copy快照、Remote Copy遠端複製，跨資料中心的Peer Persistence遠端同步，還有QoS、Thin Provisioning、壓縮、重複資料刪除等資料服務功能，關鍵差異則有兩點：

首先，Primera目前聚焦於區塊儲存服務，沒有3PAR OS的File Persona檔案存取服務功能。其次，Primera OS以全新的底層架構，來提供前述服務。

3PAR OS屬於傳統的「單體式（Monolthic）」架構，各項服務與系統底層相互連結。而Primera OS的底層則將各項服務建構為獨立模組，彼此隔離，個別服務的失效，不會影響到系統與其他服務模組；新架構也改善了升級便利性，個別服務的更新，不會影響到系統整體，提供了不中斷升級能力（Non-disruptive upgrades）。

由於底層架構的不同，所以HPE也賦予Primera OS新的版本編號。3PAR OS目前升級到3.3.1版，而Primera OS則是從4.0版開始。

直接整合InfoSight管理平臺

3PAR OS從3.2.2 MU4以上版本起，便能支援InfoSight雲端管理平臺，不過，需要透過Service Processor（SP）作為中介，才能連結InfoSight。

而到了Primera OS，則可直接連結InfoSight，不再需要中介。InfoSight僅提供了無遠弗屆的管理入口，也能透過這個平臺提供的動態資訊，幫助調整Primera組態，改善效能表現。而在Primera的100%可用性保證中，InfoSight提供的監控、健康診斷、預測與建議功能，也是不可或缺的環節。

 

透過InfoSight雲端平臺管理Primera

不同於需要Service Processor（SP）作為中介的3PAR OS，Primera OS可以直接連結HPE的InfoSight雲端管理平臺，更方便使用後者的遠端監控、診斷、分析與建議服務。圖片來源／HPE

 產品資訊 

HPE Primera 600

●原廠：HPE　

●機箱型式：2U（雙節點Base機箱）、4U（4節點Base機箱）、2U（擴充磁碟櫃）　

●處理器：Xeon Scalable（Skylake）+Primera ASIC　

●記憶體：128GB～1TB（每節點）

●儲存容量：144～576臺SSD，240～960臺硬碟　

●前端I/O介面：16/32Gb FC、10/25GbE iSCSI　

●後端I/O介面：NVMe、SAS

【註：產品規格時有異動，以上僅供參考，最新資訊請洽廠商】

熱門新聞

Advertisement