Vplex

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二、EMC Vplex

1、双活方案概述

EMC Vplex存储双活方案是基于Vplex网关产品实现，能够将EMC和其他厂商存储异构整合，虚拟化为统一的存储资源池，实现异构存储双活。Vplex双活方案有Vplex Metro和Vplex Geo两种方案，方案由两个站点的两套Vplex集群系统组成，每个站点的Vplex集群都有自己专属的本地存储阵列，通过创建分布式镜像卷为跨集群的镜像卷，提供Vplex Access Anywhere功能，两个站点的Vplex集群各有一个卷，两个卷的ID一样。

2、方案特点

（1）集群配置：如下图所示，每个Vplex集群均包含Vplex Management Console，一个、两个、四个或八个引擎，每个引擎包含一个备用电源。Vplex Local用于使用单个Vplex集群管理数据中心内的数据移动和访问。支持单、双或四配置(分别包含一个、两个或四个引擎)，本地Vplex组成Local集群(4引擎8控制器)，两站点Local集群再组成Metro/Geo远程集群(最大8引擎，16控制器)，形成16个控制节点的AA集群。

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（2）同/异步方案：如下图所示，Vplex Metro使用两个包含独特功能的Vplex集群，通过采用写直通缓存（透写）的方式在两个集群之间实时镜像数据，保持后端存储数据的一致性，由于采用实时同步复制，Vplex Metro方案需满足站点间RTT（往返延迟）小于5ms的要求。Vplex Geo用于两个远距离应用集群节点异步使用Access Anywhere访问存储数据，Vplex Geo分布式卷使用回写缓存的方式支持Access Anywhere分布式镜像，该方案最大可支持的站点间RTT（往返延迟）为50ms。另外，Vplex Metro和Vplex Geo方案下部署的集群不要求站点间引擎数量完全一致。

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（3）存储层组网：下图为Vplex Metro双活方案主机跨集群连接组网架构。主机与Vplex集群间访问、Vplex集群与后端存储数据传输、Vplex集群间通信网络全部隔离，为保证最高级别的高可用性，每个Vplex Director前端I/O模块和一对SAN光纤交换机之间必须保证2个以上的物理连接，每个主机和每个Vplex引擎的A Director和B Director都需要保持一个以上的路径连接，因此主机和一个Vplex引擎间具有8条逻辑路径。对于每个站点2个、4个引擎的Vplex集群来说，主机连接需要覆盖所有引擎；另外，当主机与本地Vplex集群连接中断时，为保证主机能够跨站点访问另一端Vplex集群，主机需要和其他站点的Vplex集群建立连接，可通过PowerPath多路软件来配置ACTIVE/PASSIVE路径来保证主机优先访问本地的Vplex集群；后端存储阵列通过SAN交换机或者直接连接Vplex引擎的后端IO模块，不需要配置到其他Vplex集群的跨站点连接路径；根据需要选用Witness作仲裁，Witness需部署于两个Vplex集群不同的故障域中(第三方站点)，且只能部署于VMware的虚拟化环境，通过IP的方式连接到两个Vplex集群。

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（4）分布式一致性缓存技术：EMC Vplex是一个集群系统，提供分布式缓存一致性保证，能够将两个或多个Vplex的缓存进行统一管理，从而使主机访问到一个整体的缓存系统。当主机向Vplex的一个缓存区域写I/O时，Vplex缓存将锁定这个缓存区域，同一时刻其他主机是无法向这个缓存区域写入I/O的。但是，当主机读取I/O时，Vplex缓存允许多个主机访问一个缓存区域，尤其是主机访问其他Vplex集群中其他Vplex节点所管理的数据时，统一缓存管理会将这个I/O的具体缓存位置告知主机，主机直接跨Vplex集群访问。分布式一致性缓存技术在实现上面，并没有强求所有的Cache都保持统一，而是基于卷缓存目录的形式来跟踪细小的内存块，并通过锁的粒度来保证数据一致性。每个引擎的cache分为本地Cache(Cache Local)和全局Cache(Cache Global)，每引擎的本地Cache只有26GB，其余为全局Cache，见下图。

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（5）分布式缓存模式：Vplex Local和Vplex Metro采用了写直通缓存模式，当Vplex集群的虚拟卷接收到了主机的写请求时，写I/O直接透写到该卷映射的后端存储LUN（Vplex Metro包含两套后端存储LUN）中，后端阵列确认写I/O完成后，Vplex将返回确认信号至主机，完成本次写I/O周期。写直通缓存模式需要等待后端存储阵列落盘完成，对写I/O时延要求较高。这种写直通缓存模式并适合Vplex Geo方案，该方案最大支持50ms的跨站点往返延迟，采用该缓存模式将对主机产生非常大的性能影响，对于大多数应用而言显然是无法接受的。因此，Vplex Geo采用了回写缓存模式，在该模式下，Vplex收到了主机的写请求后，直接写入引擎控制器的缓存，并将写I/O镜像至引擎另一个控制器和另一套Vplex集群的引擎控制器的内存中，然后向主机确认本次写I/O周期。最后再将数据异步转储到引擎后端的存储阵列中。当出现电源故障时，Vplex引擎自带的备用电源能够保证缓存中的所有未持久化的数据暂存到本地SSD存储上。回写缓存模式无需等待后端存储阵列落盘，即可回响应主机，大幅提升了Vplex双活方案的距离和时延要求。

（6）读I/O加速能力：具有读Cache，写I/O的机制能对读I/O实现加速。为了提升读I/O性能，写I/O的时候先判断是否在Local、Global Cache中有对应的旧数据，如没有直接写入本地Local Cache；如有旧数据，先废除旧数据再写入Local；再通过写直通缓存模式将写I/O刷入两套后端存储阵列（见下图）；最后反馈主机写I/O周期完成，同时Global Cache中的索引做相应修改，并在所有引擎上共享该信息，实现分布式缓存一致性。另外，Vplex该机制下的写I/O额外需增加2次跨站点往返延迟（官方宣称引入1-1.6ms延时），在Vplex Metro方案下，写直通缓存的基础上，额外又牺牲了一定写I/O性能。

读I/O的时候先读Local Cache，如命中直接读取，读I/O加速效果明显；如果在Global Cache中命中，则从对应的Vplex引擎Cache中将其读取到Local Cache，再反馈主机读I/O结果，读I/O加速效果次之；如果在Global Cache中没有命中，则从本地后端的存储阵列中读取到Local Cache中，并同时修改Local和Global Cache中的信息与索引信息，读I/O加速无效果。

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（7）支持CDP技术：Vplex只提供存储异构虚拟化和镜像两项功能，快照、复制等特性需要添加EMC自身的RecoverPoint实现，所以Vplex的组网方式常常会考虑配合RecoverPoint一起使用。此外Vplex内部集成I/O分流软件，Vplex将每个主机写I/O同步复制到RecoverPoint，RecoverPoint将每个IO记录下来，采用CDP实现任意时间点恢复。下图为Vplex双活和Vplex双活+RecoverPoint CDP方案的写I/O流程对比，后者将增加写I/O时延，写I/O放大，影响一定的性能。

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