Spectrum Scale

高端存储：2016年为止，最新产品为DS8884、DS8886和DS8888。

闪存系统：2016年为止，最新产品，以FlashSystem 900为硬件基础，包装了FlashSystem V9000、A9000和A9000R

Ø  Spectrum Scale是一款软件定义存储产品，完全继承GPFS，也称作Elastic Storage， 兼容AIX, Linux and Windows Server操作系统，支持IBM POWER, Intel or AMD Opteron based servers, and z Systems。

Ø  Spectrum Scale具有良好的可扩展性、闪存加速性能，以及基于策略的自动存储分层功能（从闪存、磁盘到磁带）。

Ø   Spectrum Scale 为所有数据提供单一文件命名空间，提供Swift/S3对象服务和Openstack接口、大数据等存储服务接口。IBM Spectrum Scale：高性能、高扩展性的文件、对象、块和大数据分析的存储软件，具备随地存储、运行和数据访问能力。

Ø  Spectrum Scale 在GPFS的基础上增加了Hadoop大数据、对象等能力，在存储功能上有了增强，具备丰富的特性、如Cache加速、生命周期管理、统一命名空间、多站点等；同时支持加密等特性和软硬件解耦部署

云集成

Ø  IBM Spectrum controller

Ø  SmartCloud Virtual Storage Center

Ø  SmartCloud Storage Access

Ø  Openstack

Ø  IBM Cloud

应用集成

Ø  POSIX

Ø  Hadoop

Ø  NAS

Ø  Object

FTP/SCP

丰富的硬件集成 

Ø  SAN

Ø  闪存

Ø  JBOD

Ø  带库

Ø  X86…

业务访问：

Ø  标准CIFS/NFS访问

Ø  POSIX访问

Ø  对象等

架构(解耦)：

Ø  集中部署

Ø  分部署多Region部署

生命周期管理：

Ø  存储内部HDD、SSD之间热点迁移

Ø  存储间，存储和带库间数据热点迁移

Ø  数据云上云下数据热点迁移。

Spectrum Scale的三种交付模型

Ø  Cloud-based delivery model：   Spectrum Scale 部署在云上提供存储服务，例如 IBM SoftLayer。

Ø  Software-based delivery model：   用户可以基于现有的硬件部署IBM Spectrum Scale storage，可以选择不同的服务器硬件和操作系统，目前支持的服务器硬件和操作系统有：Linux on Power、Linux on IBM z Systems、 Linux on x86 (64-bit)、IBM AIX on Power、Microsoft Windows on x86 (64-bit)。

Ø  Hardware-based delivery model：   用户可以根据需求购买软硬一体化设备，设备上已经预安装了IBM的相关软件。

架构	Spectrum Scale与硬件解耦，支持X86服务器和SAN架构横向扩展（常用架构为分布式节点 后端SAN阵列），或Spectrum Scale Server。
操作系统	IBM AIX Linux：Red Hat、SUSE Linux Enterprise Server； Windows：Microsoft Windows Server 2012、Microsoft Windows 7
硬件支持	X86 架构：Intel EM64T 处理器或 AMD Opteron，最少 1GB 系统内存 IBM POWER 架构：AIX v6.1 或 v7.1，Linux on POWER3（最低），最少 1GB 系统内存；IBM z Systems（仅限运行 Linux）
文件系统	264（9 quintillion）个文件/文件系统
文件系统容量	2^99 Byte
支持节点	1 - 16,384
支持协议	文件访问：POSIX、GPFS、NFS v4.0、SMB v3.0 大数据和分析：Hadoop MapReduce 云接口：OpenStack Cinder（块）、Swift（对象）、S3（对象）
对象存储	IBM Cloud Storage System (Cleversafe), Amazon S3, IBMSoftLayer Native  Object, OpenStack Swift and Amazon S3 compatible providers
协议支持	Ø  Object Access Protocols (Swift/S3)，Openstack Swift (Based on Juno Release)，S3 Protocol. Ø  REST-based data access ü  Simple set of atomic operations:PUT (upload), POST (update metadata), GET (download),DELETE
增值功能	Encryption, Compression, QoS, & Disaster Recovery, File-In-Object-Out and Object-In-File-Out Support, transparent cloud tiering, Multi Region support, ILM support for Object, Movement of Object across storage tiers, AFM.

IBM Spectrum Scale基于SDS，实现容量和性能独立按需扩展，避免容量或性能浪费，也可以独立扩展存储服务接口类型。IBM Spectrum Scale支持多种部署选项和现有块存储、存储服务器（ESS）硬件节点集成，提供全局命名空间和统一访问接口，如文件接口 (POSIX, NFS, CIFS), 对象接口 (S3, SWIFT) 、大数据接口 Hadoop Distributed File System (HDFS)等等

Ø  TCS（Transparent cloud tiering）:  集Flash、HDD disk, cloud, 带库成一套存储系统，满足高性能、降低成本。IBM公有云（如Softlayer）或Cloud Object Storage 可作为其一个存储层使用。

Ø  统一的文件和对象：文件和对象共享存储空间，文件数据可以通过文件读取，避免了数据孤岛和数据从文件到对象转化的成本。

Ø  快照和同步异步复制: 实现数据快速备份，副本和数据按需恢复；实现自动的故障Failover和Fialback。

Ø  基于策略的数据压缩: 节约存储容量，按需指定需要压缩的数据。

Ø  Encryption and Secure File Delete:  采用独立密钥管理系统实现数据在传输过程和存储介质中的加密，采用销毁密钥的方式删除数据。

Ø  多站点global collaboration. 部署在不同区域的存储可以通过全局命名空间访问，通过全局文件共享Global Active File Management和advanced routing and caching加速跨数据中心和区域应用的访问性能.

Ø  数据生命周期智能感知. 基于策略，根据冷热度把数据迁移至匹配层。

Spectrum Scale的发展与演进

 

 

l  软件定义存储，软硬件解耦

Ø  可以根据业务需要选择硬件.

Ø  IBM 提供了Elastic Storage Server (ESS) 配合Spectrum Scale版本部署 ；

l  Spectrum Scale架构分类

Ø  Network-Based Client架构

Ø  Direct Attached Storage架构

Ø  Mixed NSD access架构

Ø  File Placement Optimizer (FPO)架构

 

Spectrum Scale是存储虚拟化软件，与硬件解耦；可根据应用需求选择硬件，考虑灵活性，可以采用通用硬件，考虑性能，可以选择配置较高的硬件，IBM推荐的服务器为Elastic Storage Server。

The IBM Elastic Storage Server is based on the following software:

Ø  Red Hat Enterprise Linux 7 for Power

Ø  GPFS Standard Edition 4.1

Ø  GPFS Native RAID 4.1

Ø  IBM Support for xCAT 2（Extreme Cluster/Cloud Administration Toolkit）

Elastic Server GS系列分四个型号：

•       GS1支持24块SSD磁盘，带宽支持6GB

•       GS2支持SSD或SSD SAS配置，对应带宽有所区别。

•       GS4模型和GS2类似，最大区别在于磁盘数量和带宽。

•       GS6支持SSD和SAS混合配置，带宽可以支持7GB。

Elastic Server GL系列分三个型号：

GL2支持SSD和NL-SAS磁盘配置，聚焦分析性业务，对应带宽可达5GB以上，裸容量可达460TB。

GL4聚焦大数据分析和云计算，类似GL2，最大区别在于磁盘容量和带宽。

GS6是由6个磁盘框构成，所以支持容量更大，性能更高，带宽可以支持12GB以上。

IBM Spectrum Scale RAID

l  Spectrum Scale搭配IBM的服务器和JBOD硬件组合为Elastic Storage Server，这种方案中已经实现了EC方式的软RAID(本地RAID)，所有数据分布由Spectrum Scale控制。 软RAID支持EC（最大 3）和副本（最大4副本）；数据分布到更多盘，获取更高的性能和数据恢复效率；能承受硬盘框级别的故障。

l  Active File Management (AFM)

AFM主要用来实现跨地域的数据共享和访问加速，适用于分支办公场景，AFM为位于不同地域的多个集群提供统一的命名空间，多个集群间可通过WAN互联，使用NFS协议进行数据的并行传输 。

l  Spectrum Scale Snapshots for Files

支持基于file system, file set, and file level的快照，可指定策略的保留周期、支持多次快照，快照支持备份或镜像程序并发访问（推测是只读快照）。

支持文件克隆。 IBM Spectrum Scale V4版本支持10,000个Filesets，支持256个Global 快照和256个独立的Fileset快照。

Filesets：提供一个细粒度的文件目录管理方式，如文件系统的一个分区或子目录，Filesets可以用来执行配额管理、快照、挂载、卸载操作、并可作为存储Pool使用等。

通过在Client节点插入廉价的SSD和Flash，Spectrum Scale 自动的、透明的把热点数据加速在SSD或Flash中，增加存储性能，并且减小数据访问时延。

Highly Available Write Cache (HAWC)

HAWC采用NVRAM（SSD、Flash或FlashSystem）缓存recovery log，降低同步写的时延，通常有两种方式使用HAWC。

Ø  保存Spectrum Scale recovery log和元数据到高可用的存储系统，例如闪存、FlashSystem。

Ø  保存Spectrum Scale recovery log和元数据在Spectrum Scale client节点的低可靠NVRAM中。

    Hierarchical Storage Management (HSM)

HSM是一个数据性能优化方案，通过闪存IBM FlashSystem作为Hot file存储层提高文件系统性能，并实现数据在HDD、SSD和带库之间按照热点自动回迁。

Spectrum Scale可以定制ILM（Information lifecycle management）策略， ILM策略使用类SQL的语法，将冷数据迁移到云存储中，云存储支持IBM自己的公有云、Cleversafe和其他兼容Amazon S3或OpenStack Swift的对象存储。

Unified file and object access （UFO）

l  通过文件接口(SMB/NFS/POSIX)访问对象数据，同时支持通过对象接口访问文件，无缝地继承了文件和对象数据。

l  在类似Hadoop MapReduce或Spark的分析系统中，对象数据可以作为File或fileset被直接访问用来进行数据分析。

l  数据以对象采集、分析结果以对象发布，整个过程无需数据移动。

支持虚拟化部署

Ø  Spectrum Scale支持部署在专用的服务器，或部署在如基于虚拟化的AIX, Linux,或者 Windows操作系统之上。

Ø  基于虚拟化部署，考虑到性能，兼容性等因素，在实际应用中很少遇到，在技术上支持的虚拟化平台有：

ü  PowerKVM

ü  PowerVM: 两种Virtual I/O Server (VIOS)方式实现虚拟化。

l  Virtual SCSI target adapters (VSCSI)

l  Virtual Fibre Channel adapters (NPIV)

ü  Hyper-V

ü  VMware

KVM

Native Encryption and Secure Erase

数据加密

Ø  采用加密软件在应用层实现加密。

Ø  数据在存储到磁盘之前完成加密，不影响其他存储其他增值特性。

安全数据销毁

Ø  通过销毁管理密钥实现数据销毁，不需要多次擦写磁盘，所以在销毁数据时，对其他应用业务不会产生性能影响。