硬件結構(下):SAS擴展器不足導致無奈

Dell EqualLogic PS5000XV的控制器設計十分緊湊,在較小的空間裏蘊含着比Dell PowerVault MD3000i的控制器更大的能量。PS5000XV每個控制器具有1GB DDR ECC內存(雙控制器合計2GB),是MD3000i的兩倍,並同樣受到鋰離子電池長達72小時的掉電數據保護。更重要的是,PS5000XV的控制器採用了AMD Opteron(皓龍)處理器,運算能力明顯強於專用的IOP(I/O處理器),可以勝任自動精簡配置(thin provisioning)等複雜管理任務。
AMD-8132 HyperTransport PCI-X 2.0 Tunnel直接相連的是其上方的Marvell 88SX6041 PCI-X 4端口SATA控制芯片,和右上方的LSISAS1068 PCI-X 8端口SAS控制芯片,後者又與右下方的LSISASx12A 12端口擴展器相連
爲支持AMD Opteron處理器,PS5000XV的控制器採用了一顆AMD-8132 HyperTransport PCI-X 2.0 Tunnel芯片。AMD-8132具有兩個PCI-X 2.0橋,可以各連接一個8端口的SAS控制芯片,正好能提供16個SAS端口,滿足16個硬盤驅動器的需求。但是,實際情況卻不是這樣:可能是一個具體用途未知的4端口SATA控制芯片Marvell 88SX6041佔用了一個PCI-X 2.0橋,使得AMD-8132只連接了一個8端口的SAS控制芯片LSISAS1068,再由後者連接一個12端口的SAS擴展器(Expander)LSISASx12A,湊足16個硬盤硬盤驅動器需要的SAS端口。
通過SAS擴展器(LSISASx12A)與SAS控制芯片(LSISAS1068)相連,比直接與後者相連,所能獲得的帶寬顯然要低一個量級……另外,LSISAS1068是一個PCI-X 1.0規格的芯片,總線帶寬也只有1.066GB/s,不到8個SAS端口2.4GB/s理論帶寬的一半
很顯然,LSISAS1068不能把全部的8個端口都用來連接LSISASx12A——那意味着兩者對外提供的SAS端口只有4個,除非還有一個12端口擴展器(12 × 2 + 8 = 16)。然而,在PCB的背面並沒有另一個LSISASx12A,惟一的可能就是如上圖所示,LSISAS1068拿出2個端口與LSISASx12A互連,二者之間的帶寬爲6Gb/s。這樣一來,直接與LSISAS1068相連的6個硬盤驅動器,每個都可以獨享3Gb/s(300MB/s)的帶寬,而通過LSISASx12A連接的10個硬盤驅動器,卻總共纔有6Gb/s(600MB/s)的帶寬,分攤到每個頭上只有0.6Gb/s(60MB/s),待遇是嚴重的不平等!
PS5000系列的操作系統保存在一張CF卡上,節省了硬盤驅動器的使用
不平等歸不平等,關鍵在於有沒有瓶頸。表面看來,通過擴展器連接的10個硬盤驅動器,每個所能獲得的帶寬只有60MB/s,低於其持續傳輸率,也就是說,LSISASx12A與LSISAS1068之間的帶寬是瓶頸所在。但是,我們要考慮到,硬盤驅動器的數據傳輸能力最終是要爲主機服務的,而PS5000XV控制器的3個1Gb/s iSCSI端口,捆綁在一起的帶寬亦不過3Gb/s,約合300MB/s,僅與一個SAS端口相當,纔是真正的瓶頸所在。因此,8端口SAS控制芯片與12端口SAS擴展器聯合提供16個帶寬不均等的SAS端口,以PS5000XV的實際情況來說,是可以理解的。
小結:前面已經多次提到,使用SAS硬盤驅動器的iSCSI存儲系統,主要面向對帶寬要求不高的IOPS型應用,因此就PS5000XV而言,千兆以太網還算能夠接受。但是,即便用了SAS擴展器,也本可以不設計得這麼“扭曲”——如果用24端口的擴展器,一個便能解決問題,分到每個硬盤驅動器的理論帶寬有1.5Gb/s,足夠應付。
不過,我們也要考慮到,PS5000XV實際上是2006年第三季度推出的產品,從SAS技術的角度看與MD3000/MD3000i屬於同一代。那時端口數量在20個以上的高端口數擴展器還很不成熟,兼容性問題層出不窮,所以PS5000XV使用12端口擴展器應屬無奈之舉。隨着技術的進步和向SAS 2.0的過渡,高端口數擴展器必將且必須具備足夠的可用性,以迎接萬兆iSCSI時代的到來。
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