从三层交换看浪潮iMatrix的架构优越性

通过《探寻高端存储架构的前世今生》，各位可能对高端存储的发展历史有了一个初步了解。继总线架构、交换架构、矩阵直连架构、分布式架构之后，浪潮新一代高端存储AS18000采用的iMatrix架构集前几代架构之所长，在充分发挥矩阵直连架构高可靠、高性能、低延迟优势的同时，又使分布式架构的高扩展优势得以全面施展，重新定义了新一代高端存储架构。

通过iMatrix架构，AS18000创下了业界多项第一：600万IOPS、1TB重建时间15分钟、最大768GB/s交换带宽、最大16个控制器并行工作、小于1ms的低时延;而这一切的实现，主要依赖于 iMatrix架构涵盖主机、控制器、存储的三层的全共享交换设计，下面让我为您逐层说明。

新一代全共享交换架构iMatrix

前端链路交换：软件定义前端交换，构建全局负载均衡

在主机层和控制器端的链接方式上，浪潮采用了光纤和光纤交换机进行高速连接，从硬件形式上比较中规中矩，业界有约70%的企业采用了光纤连接方式。

然而，浪潮基于传统存储网络硬件，通过软件重新定义了前端交换，iMatrix对主机端的IO路径驱动层、缓存层、数据保护层，以及控制器端的调度层进行了全新设计，可实时监测控制器负载状况。

当发现某个控制器比较“热”，负载很大时，可以秒为单位将卷级数据访问服务从高负载控制器迁到其他控制器。

这样，就避免了部分控制器、部分卷过“热”的弊端，实现了16个控制器负载对等、对称，实现全局负载均衡，使应用可通过多个控制器并发加速，消除性能瓶颈，实现业务敏捷响应。

iMatrix通过软件定义前端交换，实现全局负载均衡

控制器缓存交换：环式缓存镜像，确保缓存数据一致性

通过隔离链式环形缓存镜像，让所有缓存数据跨存储引擎有完整一致的可用备份，确保任意控制器甚至控制器引擎节点故障时，缓存数据不丢失，数据访问持续服务。在控制器缓存交换中集成了DMA(Direct Memory Acess，直接内存访问)，远端可不经过CPU直接访问数据，提升了数据访问效率。

同时，在控制器之间，iMatrix采用PCIE 3.0高速无损数据通信，可实现768GB/s的全交换带宽，10m以上跨机柜互联;基于PCIE 3.0，iMatrix的时延非常低，点对点通信延迟仅为微秒级，存储IO服务延迟是ms级，保障了关键业务数据的高一致性。

iMatrix具有缓存数据一致性

数据共享交换：采用SAS 3.0，让每个硬盘对每个控制器可见

在数据存储层，通过后端SAS 3.0全交换，AS18000可构建统一的数据共享资源池，实现每一块硬盘数据对每个前端控制器可视。

值得一提的是，在数据保护层面，AS18000创新性的开发了iRAID技术，为硬盘预留GB空间用于重映射介质问题的扇区数据，实现磁盘健康巡检与预警策略、在线热替换和主动重上电逻辑故障硬盘进行微重建等功能，实现数据安全存储全面保障。

iRAID可实现硬盘KB级分块，以块为数据、校验和备用单元组建iRAID，实现后端硬盘间存储与访问负载均衡，当一个硬盘物理故障时，同时有最多127块硬盘并行参与重构，每TB数据恢复时间低于15分钟，这让iRAID重构技术比传统RAID提高了至少40倍，重构时数据丢失概率在传统机制上降低了97.5%。

此外，浪潮拥有完善的i系列软件家族，可提升高端存储系统的可靠性、效率和弹性。比如，iSnapshot快照，提升数据可靠性、iReplication远程复制，实现异地双活、iPool支持DRAM 、ultraDIMM、、SSD和HDD分层存储，构建智能存储池动态调整数据分布，均衡性能、容量;iTier智能分层技术自动优化性能、降低成本;iThin自精简，提高空间利用率;iQoS服务质量保障，保证关键业务优先获取资源，实现性能目标。可以说，浪潮AS18000丰富的软件功能，正在改变“高端存储以IOPS定价”的传统规则。