双活数据中心建设系列之---基于SVC的三种主流双活数据中心架构深入探讨PART2

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深入剖析三种SVC双数据中心虚拟化存储解决方案的特性

SVC HyperSwap

说到HyperSwap技术，在没有SVC存储虚拟化方案之前，HyperSwap技术主要用于IBM高端DS8000系列存储当中，达到应用和存储的高可用和双活需求，但是当时DS8000系列存储成本高昂，适用于核心类或者关键类应用的跨站点双活需求，不利于整体性的双活数据中心规划和建设，更别谈异构存储的跨中心双活建设了。但到了SVC 7.5版本，SVC和V7000都可以支持HyperSwap技术了，中端存储的地位瞬间提升了一个档次，异构的各类中端存储，结合SVC HyperSwap，都可以实现跨中心的双活高可用了，那么究竟SVC HyperSwap是什么技术？先来看看下面这张官方架构图：

从图中可以看到的是，先从架构上：
SVC HyperSwap采用了hyperswap的拓扑架构，最少需要两个I/O Group，同一I/O Group需要两个节点，并在同一个站点，而且很惊喜的发现，每个站点均有VDISK，主机映射了四个SVC节点，存储路径更多了，冗余性更高了。
而SVC Stretched cluster采用的是stretched的拓扑架构，一个站点一个SVC节点，最大可达4个I/O Group，但是同一I/O Group的两个节点被分割到两个站点。两个站点的存储通过SVC虚拟化后只有一个VDISK，主机还只是映射两个SVC节点。
再从性能上：
SVC HyperSwap利用了更多的资源（包括SVC节点，线路和SAN交换机端口等），每个站点均含有完全独立的SVC读写缓存，一个站点失效，另一站点也能提供完全的性能，因为读写缓存在一站点失效后，不会被DISABLE，两个站点的读写缓存是独立的两套，这点特别重要。
而SVC Stretched cluster占用了相对较少资源，能提供更多的VDISK（同一SVC I/O Group VDISK划分有上限），但是当一站点SVC节点失效后，另一站点的读写缓存会被DISABLE，进入写直通模式，性能相对来说会下降，在某些情况下，比如后端存储性能不够强，缓存不够大等。而且主机的存储访问路径会减少一半。
另外一个主要不同点是，SVC HyperSwap有了Volume Groups这样概念，它能够将多个VDISK组合，共同保持高可用和数据的一致性，这对于需要映射多个VDISK的主机来说会有很大帮助，假设以下场景（主机映射多个VDISK）：
1.站点2失效。
2.应用仍然从站点1进行读写，只在站点1进行数据更新。
3.站点2恢复。
4.站点1的VDISK开始同步至站点2的VDISK
5.站点1在VDISK同步时突然失效。
如果主机的多个VDISK没有配置Volume Groups，主机将很大可能无法通过站点2的数据恢复业务，因为站点2的多个VDISK正在被同步，尚未同步完成，它们的数据并不在同一时间点，挂在起来无法使用，那么这样的话只能寄希望于站点1。
但是如果主机的多个VDISK配置成Volume Groups，主机是能通过站点2的数据进行恢复的，虽然数据尚未同步完成，但多个VDISK间的数据一致性是可以保证的，仍然属于可用状态，只不过数据不完全而已。
与SVC Stretched cluster类似的是，SVC HyperSwap中的主机、SVC节点和存储均被赋予了站点属性，同时也需要配备第三站点作为防范脑裂的仲裁站点。
接着看下面这张图：

可以看见，一个hyperswap卷是由以下几个部分组成：
1.4个VDISK（可以是THICK/THIN/COMPRESSED,也可以被加密）
2.1个ACTIVE-ACTIVE的REMOTE COPY RELATIONSHIP（系统自己控制）
3.4个FLASH COPY MAPS（FOR CHANGE VOLUMES）（系统自己控制）
4.额外的ACCESS IOGROUP（方便IO GROUP FAILOVER）
基于该hyperswap卷技术，实现了两个站点VDISK的ACTIVE-ACTIVE。站点1的MASTER VDISK写入变化时，被写入站点1的Change Volume中（基于FLASH COPY，变化数据写入快照目标卷，原卷数据不变）,站点2的AUX DISK写入变化时，同样被写入站点2的Change Volume中。一段时间后，系统自动停止VDISK与Change Volume间的快照关系，Change Volume将回写变化数据至VDISK，VDISK将通过SVC PPRC（REMOTE COPY）同步变化数据至另一站点的VDISK中，之后，站点VDISK又将重新与Change Volume建立快照关系，与根据这一原理，不断往返变化数据，保持四份COPY数据的同步的关系，当然这些都是SVC hyperswap系统自动完成的，用户无需干预。
另外，在hyperswap的卷复制ACTIVE-ACTIVE关系中，我们可以看到依然存在MASTER或者AUX的标签，对于主机来说，两个站点的其中一个I/O Group的VDISK是作为PRIMARY，提供读写，所有读写请求必须经过该I/O Group，然而hyperswap会自动决定是本站点的I/O Group的VDISK作为PRIMARY，还是主要承担I/O流量的I/O Group的VDISK作为PRIMARY。在首次创建hyperswap卷和初始化后，被标签为MASTER的VDISK作为PRIMARY，但是如果连续10分钟以上主要I/O流量是被AUX的VDISK承担，那么系统将会转换这种MASTER和AUX的关系，从这点上也可以看出与SVC Stretched cluster的不同，虽然SVC节点一样被赋予站点属性，但SVC hyperswap在另一站点仍然活动时，不局限于只从本地站点读写，它会考量最优存储访问I/O流量，从而保持整个过程中主机存储读写性能。另外需要注意的是主要的I/O流量是指扇区的数量而不是I/O数量，并且需要连续10分钟75%以上，这样可以避免频繁的主从切换。
上面讲了这么多，那么SVC hyperswap的读写I/O又是如何流转的呢？
读I/O见下图：

可以看到，每个站点第一次HyperSwp初始化后，先各自从各自站点的SVC节点读操作，绿色线为读操作I/O流转。
写I/O见下图：

可以看到，图中显示为站点1的主机一次写I/O全过程：
1.主机向本站点1的其中一个SVC节点发送写I/O请求。
2.该SVC节点2将写I/O写入缓存，并回复主机响应。
3.该SVC节点2将写I/O写入节点1缓存，并同时发送写I/O至站点2的节点3和节点4。
4.SVC节点1、3、4回复节点2的响应。
5.两个站点的SVC节点分别将缓存写入各自站点的存储当中。