透視EMC XtremIO的資料應用技術與管理介面

XtremIO獨門的「記憶體內metadata」技術

XtremIO採用了2段式、由控制器DRAM記憶體保存的metadata架構。

一般儲存系統大都是將映射表與附屬資料組成的metadata，保存在硬碟或SSD中。XtremIO的metadata則分為3部分，包括邏輯區塊位址到指紋ID（hash）的映射、指紋ID（hash）到SSD物理位址的映射，以及指紋ID參考記數。讀寫I/O是經由「邏輯區塊位址→指紋ID→SSD物理位址」的路徑執行。

最特別之處在於，XIOS是利用儲存控制器的DRAM記憶體來保持這些metadata。這可帶來幾項好處：首先，DRAM速度遠高於SSD，可明顯提高metadata處理速度；其次，metadata相關存取作業不會耗損底層SSD的效能；第三，ㄧ些資料服務功能如重複資料刪除與快照等，可透過metadata直接在DRAM中完成，大幅提高處理這些作業時的效能，也不會耗用到底層SSD的效能。

不過使用DRAM來保存metadata，就必須預防斷電、儲存控制器失效損及metadata的風險，所以XtremIO從硬體與軟體兩方面雙管齊下，確保metadata可用性。

在硬體方面，X-Brick內含電池備援單元，可在系統斷電時讓系統正常關機、將DRAM中的metadate寫入SSD中保存。在軟體方面，XIOS作業系統每隔幾秒就會將metadata從DRAM中寫入SSD，同時還會將metadata更改歷程作成日誌，然後將日誌鏡像分散到叢集中多臺儲存控制器中保存。

XtremIO提供完整資料保護與資料服務功能

XtremIO以自身專屬的XtremIO Data Protection（XDP）技術，取代了傳統RAID，系統寫入是以固定的4KB（XIOS 3.0以前）或8KB（XIOS 4.0後）的Chunk為單位，系統會累積一定數量的資料，再以20或23個資料區塊+2個parity區塊的單位，以stripe分散寫入到磁碟櫃所有SSD上。藉由這種機制，可容許每座X-Brick損失一臺SSD，而且寫入負載與損耗可平均分配到所有SSD上，亦不用特別指定備用SSD，可以使用閒置空間重建資料。比起傳統RAID，XDP的速度更快，損耗容量更少。

XIOS還提供同類產品少見的完整資料服務功能，包括重複資料刪除、Thin-Provisioning、壓縮、加密、快照、遠端複製與VMware VAAI支援等。

其中重複資料刪除是XIOS寫入機制先天的一部分，所有寫入資料都會經由比對hash值程序來處理，只有新資料才會實際寫入，而且整個程序是在儲存控制器DRAM中完成，速度快且不損耗SSD。

快照也是透過metadata產生指示器來進行，只有異動資料才會寫入SSD，其餘作業都是透過DRAM中的metadata來執行，所以速度極快，資源損耗很小，也不用預先保留快照空間。

XtremIO的系統管理特色

XtremIO儲存設備的系統管理，是透過一臺專屬的XtremIO管理伺服器（XtremIO Management Server，XMS）來進行。XMS可以是實體或虛擬的伺服器，使用虛擬伺服器是較方便的方式，只須4GB記憶體、2個vCPU與80GB磁碟空間的資源，然後將EMC提供的OVA檔匯入Hypervisor即可。

XMS的核心是一套Linux-based管理軟體，部署好XMS後，在XMS伺服器本機的文字式介面中，依序設定XtremIO叢集中各X-Brick單元所屬儲存控制器的管理IP位址等參數，便能透過瀏覽器登入XMS管理伺服器的網頁式控制臺，經由XMS的介接，監控與管理XtremIO儲存叢集中的X-Brick單元。

VMware虛擬化平臺的用戶，還可透過EMC的Virtual Storage Integrator管理工具，以嵌在vCenter中的plug-in管理介面，驅動XtremIO執行快照、Clone等資料服務功能，簡化VMware環境的儲存管理工作。

圖像化網頁式控制臺

XtremIO的網頁控制臺提供了Java-based圖像式介面，可以動態的圖像畫面來呈現系統管理資訊，例如畫面中便是XtremIO硬體監控畫面之一，以接近實際產品的圖像，呈現了X-Brick單元背面、各單元間的連線關係與連線狀態，若發生連線問題，能透過圖像提醒管理者故障點所在。另外也有X-Brick正面的監控圖像。

呈現3大效能項目的儀表板

XtremIO網頁控制臺提供了當前流行的儀表板介面，可以便於檢視的圖表形式，讓管理者掌握X-Brick單元即時的效能輸出狀況，包括傳輸頻寬、IOPS與存取延遲等3個效能項目。

搭配vCenter嵌入式管理工具執行資料服務

除了透過XMS管理控制臺來管理X-Brick單元外，針對VMware vSphere環境，也能透過EMC的Virtual Storage Integrator管理工具，利用嵌在vCenter中的plug-in介面，驅動XtremIO執行資料服務功能。

相關報導請參考：「全快閃儲存陣列領頭羊EMC XtremIO大解剖」