實測HP最新旗艦級SAN磁碟陣列家族：HP 3PAR StoreServ 7000

在2012年底的HP儲存產品線大調整中，HP將2010年底併入的3PAR Inserv儲存產品線，統整為新的HP 3PAR StoreServ系列，並新增了中階的7000系列產品，可提供2～4組控制器、144～480臺硬碟的儲存空間，以及4～24組8Gb FC與4～8組10Gb iSCSI或FCoE等主機介面，部份機型還支援全固態硬碟（SSD）的磁碟櫃組態。

透過HP 3PAR作業系統（即以前的3PAR InForm作業系統），HP 3PAR StoreServ 7000可提供獨特的RAID保護與工作負載分流功能，以及Thin Provisioning、自動分層儲存等進階功能，還內含3站點遠端複製等原本只有高階產品才提供的功能。

多種新興儲存技術的開創者

成立於1999年的3PAR，在儲存領域是多種新型態應用技術的開創者，是最早推出Scale-Out架構SAN磁碟陣列產品的廠商之一，另外像是Thin Provisioning與自動分層儲存等新興儲存應用技術，3PAR也都是最早實現實用化的廠商。

憑藉獨到的儲存技術，3PAR在歐美的中高階儲存市場占有一席之地，曾被Forbes雜誌列為2010年全美成長最快25家科技公司中的第4名，該公司旗下高階的T系列產品，也是EMC DMX、HDS USP等知名高階SAN儲存產品的有力競爭對手，因此在2010年8～9月間，曾引起Dell與HP兩大廠商的併購競爭，意圖透過併購3PAR來補強高階儲存產品線。

兩大廠激烈的競爭，使得併購金額從最初的11.5億美元，一路攀升到15億、16億美元、以致超過20億美元，最後由HP以23.5億美元的破天荒價格勝出，是儲存業界自2009年6月的EMC併購Data Domain一案後（估計耗資24億美元），競爭最激烈、金額最大的一次併購。
 

產品線調整後的一貫化產品家族

併入HP旗下後，3PAR的產品並未消融於HP原有產品線中，而是以獨立的產品線型態存在，只是略為調整了產品型號名稱。

原本3PAR旗下有較早期的Inserv E系列與Inser S系列，以及接替這兩個系列的Inserv F系列與Inserv T系列。Inserv E與F系列屬於中階，可支援2～4個控制器節點；Inserv S與T系列屬於高階，可支援2～8個控制器節點。

當3PAR於2010年9月併入HP後，HP在2011年8月在3PAR產品線下推出一個新的高階系列P10000，內含V400與V800兩個系列，更新了系統規格，可用容量也大幅增加。

而後在2012年底的HP儲存產品線大調整中，HP將3PAR產品全部整併到一個新的StoreServ單一產品家族名稱下。目前整個HP 3PAR StoreServ產品線下，分為中階的7000與高階的10000兩個系列，其中高階的10000系列包含10400與10800兩款，基本上就是先前的P10000系列的V400與V800升級硬碟配置後的版本。至於新推出的7000系列，則取代了以前的Inserv F系列。

具備高階規格的新款中階家族

在4、5萬美元以下的中階SAN儲存設備中，HP 3PAR StoreServ 7000系列是十分有特色的產品，雖然效能與容量擴充能力屬於中階等級，但卻擁有高階產品的架構與功能，從控制器、磁碟管理架構到軟體功能，都與3PAR更高階的StoreServ 10000系列相同，只是可擴充的控制器節點數、處理器規格、磁碟擴充上限與傳輸埠數量較少而已。

HP 3PAR StoreServ 7000目前有7200、7400與7450等三種款式，7200可支援2組控制器與最多144臺硬碟，7400則能支援2或4組控制器與480臺硬碟。

至於剛在今年6月發表的7450，則是一種十分特別的全固態儲存機型，與7400同樣都支援2或4組控制器，但處理器與記憶體規格更高，而且後端使用的磁碟裝置全部都是SSD型式，最多可配備240臺SSD。

獨特的控制器架構

HP 3PAR StoreServ 7000沿用了3PAR傳統的網格式（mesh）控制器-控制器互連架構，控制器之間可透過ASIC晶片經由專屬的Interconnect網路，透過NUMA（Non-Uniform Memory Access）方式存取彼此的記憶體與後端磁碟空間，從而實現效能與容量的Scale-Out式擴展，以及控制器失效時的切換。

相較下，多數中階Scale-Out SAN儲存設備，採用的是較容易實現的MPP（Massive Parallel Processors）架構控制器互連機制，像StoreServ 7000這樣，採用NUMA類型多控制器協同機制的機型多半是高階產品。

另外，StoreServ 7000也沿用了3PAR一貫的系統控制與I/O處理分流的控制器處理架構，以我們這次借測的StoreServ 7400為立，每組控制器含有2顆負責系統控制與通用處理的Intel Xeon E5 6核心處理器，以及2顆負責RAID運算與控制器互連用的3PAR第4代ASIC晶片，記憶體也區分為各自獨立的控制用記憶體，與資料用記憶體等兩部份（各8GB）。

在Intel通用處理器幾乎一統儲存控制器領域應用的今日，3PAR這種通用處理器+專屬ASIC的處理器架構，已經十分少見。比起由通用處理器負責所有處理工作的架構，通用處理器+專屬ASIC的處理器架構可由ASIC卸載一些作業負擔，並透過ASIC的專用硬體線路加速RAID與Thin磁碟運算作業，有助於提高I/O效能（ASIC在既定的固定運算作業上，比起通用處理器有先天的優勢）。

另外3PAR採用的控制用記憶體與資料用記憶體各自獨立的架構，比起目前常見的系統控制與資料快取共享同一記憶體空間的作法，也更能確保資料處理可獲得足夠的快取空間。
 

獨特的RAID與磁碟管理機制

3PAR不僅硬體架構與眾不同，磁碟管理機制也是獨樹一格。傳統的RAID是以一臺硬碟為單位，由指定的個別硬碟組成不同RAID等級的LUN。

3PAR作業系統則會將底層所有可用的實體磁碟空間，切為一個個1GB大小、稱為Chunklet的小單位（3PAR P10000系列以後機型的Chunklet單位是1GB，以前的T系列使用的Chunklet單位則為較小的256MB），然後再由這些Chunklets組成不同RAID層級的Volume，管理者可透過3PAR管理控制臺Virtual Volume選單中的Layout頁面，檢視個別Volume區塊在各磁碟機中的分布狀況。另外備用的Spare空間也是由這些Chunklets組成，藉此可更充分的運用磁碟空間，並免除指定專屬Spare磁碟機的必要。

3PAR這種特殊的RAID機制，還有助於提高效能與可用性—由於每一個Volume都是被打散在所有磁碟櫃上的Chunklets組成，因此可透過類似stripe存取的方式、由跨多個磁碟櫃的整體硬碟資源來共同承擔Volume的I/O需求，比起傳統被局限在特定磁碟櫃、特定硬碟群組內的傳統RAID架構，擁有更好的I/O效能。

另外這種由散佈在底層各磁碟櫃不同磁碟機的Chunklet機制，也降低了單一硬碟損壞帶來的衝擊。

提供進階儲存應用的完整軟體服務

如同其他企業級儲存設備，StoreServ 7000也內含了類型豐富的進階服務功能，包括可改善磁碟耗用效率的Thin Provisioning、稱作自適應最佳化（Adaptive Optimization）的自動分層儲存功能、Remote Copy遠端複製功能，以及稱為Virtual Copy的快照、與稱作Physical Copy的Clone功能等，其中特別值得一提，的是Thin Provisioning與自動分層儲存功能。
 

獨到的Thin磁碟配置功能

如前所述，3PAR是Thin Provisioning技術的創始廠商之一，現在雖然許多廠商都已跟進這個功能，不過3PAR仍保有獨到特色，如可由3PAR專屬ASIC晶片來處理Thin Provisioning相關運算，所以替Volume啟用Thin Provisioning，不會對效能造成太大影響。

另外用戶還能透過內含的Convert Virtual Volume工具，隨時轉換既有Volume的Thin或Fully Provisioning屬性，藉以回收磁碟空間，或是將空間完整的配置給Volume。相較下，其他廠商的Thin Provisioning功能在設定後，往往就不能更改。

除了Thin Provisioning外，3PAR還有2種特別的「Thin」技術。

其一是Thin Conversion，當用戶從非3PAR儲存設備將Volume遷移到3PAR設備上時，可先在主機端透過Volume Manager或檔案系統，對原始Volume中已被刪除的資料進行歸零，然後當Volume遷移到3PAR儲存設備上時，可透過Thin Conversion略去原始磁碟區中未實際寫入資料的區塊，從而減少磁碟空間消耗。

另一功能稱為Thin Persistence，可用於確保啟用Thin Provisioning的磁碟區與其快照複本維持在Thin的狀態，當主機端透過Volume Manager或檔案系統對Volume內已被刪除的資料進行歸零時，後端的3PAR儲存設備即可透過Thin Persistence功能，回收這些已被歸零的空間，讓空間不被已被刪除的資料區塊所占用。
 

彈性的自動分層儲存

在自動分層儲存功能方面，3PAR早在2005年就推出了稱為動態最佳化（Dynamic Optimization）的自動分層儲存技術，而後又在2010年3月推出了稱為自適應最佳化（Adaptive Optimization）的第二代自動分層儲存技術，雖然目前已有許多廠商，跟進提供了類似的自動分層儲存功能，但3PAR的Adaptive Optimization以今日標準來看，仍不落後。

3PAR的Adaptive Optimization屬於一種「Sub-LUN」或「Sub-Volume」等級的分層儲存技術，可以比Volume更小的單位Sub-Volume，來作為分層搬移資料的單位。

啟用Adaptive Optimization、並依照磁碟性能高低設定不同的儲存層後，系統會依照排程，定期追蹤與分析Volume的存取情況，然後按照管理者設定的分層遷移模式，以Sub-Volume為單位、自動將資料遷移到合適的儲存層上，將高存取頻率的Sub-Volume搬移到高速裝置上，低存取頻率的Sub-Volume則搬移到低速裝置上。

3PAR預設的遷移政策有效能（Performance mode）、平衡（balance mode）與成本（cost mode）等三種模式，可依照不同的原則，優先將資料挪到高效能或低成本磁碟層，以滿足效能優先、或成本優先等不同的政策取向。文⊙張明德

HP 3PAR StoreServ 7400系統管理與軟體功能

透過專屬管理控制臺管理系統
StoreServ 7000的系統管理，是透過專屬的HP 3PAR Management Console管理控制臺軟體來進行，透過遠端連線，可在單一介面中管理多臺3PAR系統。目前的4.x.x版控制臺軟體，可在Windows XP/7/8/Server 2008與RHEL 5等環境中運行。

設定自動分層儲存
3PAR的Adaptive Optimization自動分層儲存機制可自動將磁碟區塊配置到合適的儲存層，並有效能、平衡與成本等3種政策式，可依照不同原則，優先將區塊挪到高效能或低成本磁碟層。

提供1對N的RemoteCopy遠端複製
遠端複製是企業級儲存設備必備功能之一，StoreServ 7000難得的是在中階等級產品上，就提供了一般只有高階產品才擁有的1對N遠端複製功能，可藉此建立3站點異地備援機制，提供更高的可用性。

具有快照與Clone
3PAR也提供了企業級儲存產品必備的快照與Clone功能，可透過這2個功能為磁碟建立複本。其中Copy-On-write式快照稱為Virtual Copy，一比一完整複製磁碟的Clone則稱作Physical Copy。Virtual Copy可手動或排程執行，還可個別設定保留時間與到期時間。

調整Thin磁碟屬性

雖然目前幾乎所有儲存廠商都能提供Thin Provisioning，但 3PAR的Thin Provisioning較其他廠商更具彈性，建立磁碟機時指定Thin或Fully Provision屬性後，還能透過Convert Virtual Volume工具，隨時轉換磁碟機的Thin屬性，從而回收空間、或確定配置空間給磁碟機使用。至於一般廠商的Thin Provisioning，往往在設定Thin屬性後就不允許更動，只能透過另外新建磁碟、並遷移資料來重設屬性。

HP 3PAR StoreServ 7400效能測試結果

我們這次向HP借測的是StoreServ 7000系列中的7400，配有滿載的4個控制器節點，並配有4臺LFF與6臺SFF磁碟櫃，一共安裝了16臺100GB的SSD、64臺1.5萬轉2.5吋300GB硬碟，與24臺2TB 3.5吋硬碟。效能測試包括IOPS與傳輸速率兩部份，分別用於測試系統處理小區塊資料的IO處理能力，以及處理大區塊資料時的傳輸吞吐量。

由於我們執行效能測試的目的，在於驗證與展現StoreServ 7400效能隨控制器節點數的增加而提升的Scale-Out擴展能力，而非測試I/O效能的極限，所以在效能測試中只使用64臺2.5吋1.5萬轉硬碟。

測試短評

受限於測試環境可用的硬碟數量、與測試平臺的I/O性能，我們的測試組態並無法充分展現HP 3PAR StoreServ 7400的I/O與傳輸效能，因此我們測試的重點，放在驗證與展現這款產品透過Scale-Out擴充時的性能增長效果，而非效能極限。

從測試結果可以看出，依序從1臺控制器擴展到4臺控制器時，整個系統的I/O輸出，也以等比例的幅度逐步提高，顯示了效能隨節點數增加而提高的Scale-Out擴展特性。
不過受限於測試用主機只安裝了一張雙埠8Gb FC HBA卡，讀取傳輸效能在3臺控制器時，就差不多到達傳輸埠頻寬的1600MB/s上限，難以持續的隨節點數增加而增長。

測試方法

將64臺1.5萬轉SAS硬碟建立4個RAID 1邏輯磁碟區，每個邏輯磁碟區各16臺硬碟，分別掛載給4臺控制器截點，然後透過控制器的2組8Gb FC埠掛載到測試平臺，先從1臺控制器開始測試，然後逐步加入第2、3、4臺，測試不同組態下的IOPS效能與傳輸速率。
4K IOPS 執行4KBytes的100%循序讀取與循序寫入，測試系統最大I/O處理能力，參數設定workers=1，I/O outstanding=16。
512K Throughput 執行512K Bytes的100%循序讀取與循序寫入，測試系統最大傳輸頻寬，參數設定workers=1，I/O outstanding=16。
受測組態 2組StoreServ 7400控制器機箱+6組2.5吋SFF磁碟櫃+4組3.5吋LFF磁碟櫃，安裝16臺Hitachi 100GB SSD、64臺Seagate 1.5萬轉2.5吋300GB SAS硬碟，與24臺Hitachi 2TB 7,200轉 NL-SAS硬碟

測試平臺

Intel Xeon X7650 2.27GHz×4，64GB記憶體，Windows Server 2008 R2，QLogic 8Gb 雙埠 FC HBA卡

測試工具

IOmeter 2006.07.27

HP 3PAR StoreServ 7400自動分層儲存測試結果

Adaptive Optimization自動分層儲存技術是3PAR磁碟陣列產品的一大特色，因此在這次的專題報導中，我們也為StoreServ 7400進行了自動分層測試。在測試中，我們使用了SSD與1.5萬轉2.5吋硬碟兩種磁碟，分別建立1個高速儲存層與1個低速儲存層，然後啟用Adaptive Optimization自動分層儲存功能，來檢驗自動分層儲存的效果。

測試短評 

從測試結果可以看出，啟動Adaptive Optimization自動分層儲存功能後，當系統到達預設的重新分析區塊配置時間後，便將高存取頻率的資料區塊遷移到SSD儲存層上，使IOPS數值明顯增加20%以上，另外Response Time也從原本的2、3ms，大幅縮減到0.1～0.3ms。

測試方法

建立分別由1.5萬轉SAS硬碟與SSD構成的兩種磁碟區，並啟用自動分層功能，設定為每隔2小時重新分析並調整為一次磁碟區塊分埠。透過IOmeter執行4Kbytes的50%讀取+50%寫入來產生測試用I/O。

測試平臺

同效能測試。

測試工具

同效能測試。

產﹒品﹒資﹒訊

●機型﹕HP 3PAR StoreServ 7400

●建議售價﹕廠商未提供

●原廠﹕HP

●網址﹕www.hp.com

●電話﹕(02)2722-9000

●尺寸﹕控制器2U、SFF磁碟櫃2U、LFF磁碟櫃4U

●處理器﹕Intel Xeon E5-2428L 1.8GHz×2+HP 3PAR Gen4 ASIC×2（每組控制器）

●記憶體﹕16GB（每組控制器）

●硬碟容量﹕480臺（最大容量）

●RAID層級支援 0/1/5/6

●傳輸埠﹕8Gb FC埠×2+10GbE埠（iSCSI或FCoE）×2+Remote Copy IP埠×1+6Gb SAS埠×2+GbE管理埠×1（每組控制器）