Pure Storage使用標準規格元件打造專屬Flash儲存系統

我們這裡介紹的Pure Storage，是這兩年來讓全固態儲存陣列市場競爭更趨激烈的主要推手之一，雖然該公司歷史很短，2009年才成立，然後在2011年8月發表第一款產品，但短短幾年，便已成為固態儲存陣列的領導廠商之一，旗下主力產品FlashArray系列固態儲存陣列也成了這領域的要角。

這次我們介紹的是FlashArray FA-400系列中的入門款FA-405，基本單元由2臺1U控制器與1臺2U儲存櫃組成，提供最大11TB的原生容量，必要時可再接上一組2U擴充儲存櫃，額外增加6或12TB原生容量。透過Pure Storage專屬的Purity作業系統，FA-405可提供快照、Thin Provisioning、壓縮、重複資料刪除等，還有搭配VMware平臺的嵌入套件，附屬軟體功能相當豐富。

使用標準規格元件打造專屬Flash儲存系統

在固態儲存陣列領域中，Pure Storage的FlashArray屬於典型的「通用硬體型」產品，也就是說，相較於IBM FlashSystem、Violin Memory那種從底層Flash儲存模組、到控制器與機箱全部硬體都採用專屬設計的產品，Pure Storage直接使用市售通行的標準伺服器與儲存裝置元件，來打造FlashArray儲存陣列。

以我們這邊介紹的FA-405來說，基本單元是由2臺控制器與1臺儲存櫃組成的典型儲存陣列，控制器負責系統管理與前端連接，2臺控制器構成Active-Active高可用性架構，儲存櫃則負責提供儲存空間。

其中控制器部份，實際上就是2臺標準的1U、2路Xeon伺服器，並使用標準的HBA卡與網路卡，來提供前、後端連接埠，儲存櫃則是DAS型式的SAS介面陣列機箱，儲存櫃中使用的儲存裝置，也是採用SAS介面與MLC Flash晶片的標準規格2.5吋SSD。

相較於另外專屬硬體式產品，Pure Storage這種通用硬體產品有幾項優點：首先，藉由採用大量生產的標準通用硬體元件，有助於降低成本。

其次，便於引進最新技術規格，可方便地採用最新的處理器與I/O卡。相對的，採用專屬硬體設計的專屬硬體式產品，就沒辦法這樣迅速地跟隨最新規格而升級，硬體規格通常會落後一至兩代。

缺點則是，通用硬體式儲存陣列會受到既有硬體規格的制肘，不像專屬硬體設計可以完全針對設計需求從頭打造理想的系統，進而更充分地發揮Flash儲存裝置的效能。一般來說，通用硬體式固態儲存陣列的IOPS效能，雖然足以跟專屬硬體式產品相比，但存取延遲通常較大，不過只要妥善地選擇與搭配硬體元件，將能減少這類問題給I/O效能帶來的限制。

專屬作業系統支援多樣化應用

雖然FlashArray的硬體是由普通的伺服器與SSD等元件組成，但這些系統上所運行的核心軟體，是專門針對Flash記憶體特性而設計的Purity作業系統，也是Pure Storage產品真正的精華所在。

Purity是跟著FlashArray系列產品一同問世的專屬作業系統，目前最新版本是4.0.4版，功能涵蓋了從基本的系統管理與存取管理功能、FlashProtect功能群組下的RAID保護與加密功能、FlashReduce功能群組下的重複資料刪除、壓縮與Thin Provisioning功能、FlashRecover功能群組下的資料保護功能等多個面向。

為確保Flash模組的可用性，Purity為FlashArray陣列提供了針對Flash記憶體的RAID 3D保護機制，從兩個層次—整套陣列的多臺SSD之間，以及單一SSD上的多個page之間，分別進行parity計算，可因應陣列中2臺SSD失效，或個別SSD中的單一page讀取錯誤，與位元錯誤等情況。

Purity也提供了針對Flash的日誌結構存取機制，寫入的資料區塊會先進入NVRAM模組，匯聚成固定大小的區段（segment）後，再循序地寫入SSD，藉此可將許多小區塊寫入I/O合併為一個大區塊寫入I/O，而且每個區段都是橫跨分散在多臺SSD的空間上，藉此不僅能獲得跨多臺SSD的RAID 3D機制的保護，還能同時運用多臺SSD的效能、避免產生熱點，也免除設定熱備援SSD的需要。

Pure Storage的產品除了強調效能，還兼顧了儲存空間運用效益與資料服務功能，是最早在固態儲存陣列中整合重複資料刪除與壓縮功能的廠商，也很早就開始提供快照、加密等進階應用功能。

早從2011年發布的第1個正式版本起，Purity作業系統就提供了線上重複資料刪除與壓縮功能，可讓昂貴、有限的SSD空間發揮更大的效益，存放比原始資料大上數倍的資料。2012年8月發表的2.5版開始增添一系列進階應用功能，包括快照、搭配VMware vCenter Web Client的Plug-in等。接下來的3.0版又增加了加密，以及與更多第三方產品的協作功能，還有新的線上服務功能。

最新的4.0版則進一步整合並改進了資料保護功能，在FlashRecover功能群下提供了快照、遠端複製與相關的政策設定功能，搭配前端應用平臺與第三方產品的相關功能也有所強化。

更新升級系統不影響服務

從最早的版本起，以至最新的4.0版，FlashArray都可以非中斷升級（non-disruptive upgrade，NDU）的方式，平滑地更新Purity作業系統。

一套SAN儲存設備往往支撐著多套前端應用系統的服務，一旦儲存設備因系統更新而停擺，將造成難以估計的影響，這也讓非中斷式升級（NDU），成為企業級儲存設備的關鍵特性。

Pure Storage儲存陣列採用了控制器與儲存櫃分離的設計，meta data與快取記憶體的鏡像都放在儲存櫃上，因此可以直接更換控制器，而不影響系統資料。在雙控制器下，可以一次更換一臺控制器，由另一臺維持服務，藉此可在不中斷系統服務的情況下，依次讓2臺控制器完成升級。

【註：規格與價格由廠商提供，因時有異動，正確資訊請洽廠商。】