Báo cáo bài tập lớn học phần kiến trúc máy tính và hệ Điều hành

Linh đẵ ầ ộng hơn, tự động hoá việc bố trí dữ liệu và bổ sung tài nguyên, hỗ trợ một phạm vi rộng lớn các hệ điều hành, kiểu dữ liệu, các môi trư ng lưu trờ ữ và máy chủ.. Khối điều ki n

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG -

KIẾN TRÚC MÁY TÍNH VÀ HỆ ĐIỀU HÀNH

Trịnh Xuân Thắng – B20DCPT204Hoàng Bá Thanh – B20DCPT192Nguyễn Quý Sỹ

Họ và tên:

Giảng viên:

Hà Nội, 2022

1

MỤC LỤC

Phần I: Gi i thiớ ệu chung 2

1 Hitachi Virtual Storage Platform 2

2 Hitachi VSP G350 2

Phần II: Giao di n thiệ ết bị 3

1 Khối đi u ki n về ể ới khoang đĩa yếu tố hình thức nhỏ (Controller chassis with small form-factor drive bays) (CBSS) 3

1.1 Khối điều khiển CBSS với vỏ mặt trước (Font panel bezel) 3

1.2 Khối điều ki n CBSS khi không có v mể ỏ ặt trước (without benzel) 4

1.3 Mặt sau khối điều khi n ể CBSS 5

1.4 Kh i cung cố ấp năng lượng CBSS và đầu n i 7 ố 2 Host, Network, và Cổng khay đĩa (với đèn LED) 7

2.1 Mô-đum Font end 7

Phần III: C u trúc và chấ ức năng thành ph n của Hitachi VSP G350 10 ầ 1 Khối điều khiển CBSS/CBSL (CBSS/CBSL controller chassis) 10 :

2 Khối đĩa (Drive chassis) 11

3 Kiểu ổ đĩa (Drive type) 13

4 Giao diện máy chủ 14

5 Pin 14

6 RAID 15

7 Thông s k ố ỹ thuật logic nội bộ (CBSS/CBSL) 15

8 B ộ nhớ Cache 16

9 Hiệu suấ cách nhiệt 16 t 10 Thông s k ố ỹ thuật điện cho VSP G350 17

Phần IV: Cơ chế ạhot đ ng c a thiộ ủ ết bị đảm bảo HA 18

1 High availability là gì? 18

2 High availability trên Hitachi VSP G350 18

2.1 Các thành ph n h ầ ệ thống chính được định c u hình vấ ới khả năng dự phòng để duy trì dịch v liên t c 18 ụ ụ 2.2 H ỗ trợ công ngh ệ RAID 19

2.3 Cung c p b o mấ ả ật dữ liệu bằng cách chuyển dữ liệu vào bộ nh ớ flash cache tại th i ờ điểm mất điện 19

2.4 Công ngh thiệ ết bị hoạt động toàn c u ầ (Hitachi Global – Active Device) (GAD) 19

TÀI LIỆU THAM KHẢO 22

LỜI CẢM ƠN 23

2

Phần I: Giới thiệu chung

1 Hitachi Virtual Storage Platform

Hitachi Virtual Storage Platform, viết tắt là VSP là nền tảng lưu trữ có thể m ởrộng 3 chiều duy nhất được thiết kế cho t t cảấ lo i dữ liệu Nó là kiến trúc lưu trữ duy ạnhất thích ứng một cách linh hoạt cho hiệu năng, dung lư ng và lưu trữ đa nền tảng ợHitachi Virtual Storage Platform k t hế ợp với phần mềm quản trị Hitachi Command Suite biến đ i trung tâm dổ ữ li u, giúp: ệ

- Thiết kế hiệu quả cao cho hiệu năng và dung lượng tốt nhất k t h p với những ế ợđòi hỏi thấp nh t v điện năng và làm mát ấ ề

- Phân cấp dữ liệu đ ng cho tính lưu độ ộng dữ liệu qua các c p lưu trữ ảo ấ cho dữ liệu d ng block, file và content ạ

- Sự m rở ộng 3 chiều mang lại một môi trường lưu trữ đáng tin c y, linh đậ ộng và

mở hơn

Đáng tin cậy hơn với các tính năng bảo v dữ liệệ u và s n sàng cao dẫn đ u Linh đẵ ầ ộng hơn, tự động hoá việc bố trí dữ liệu và bổ sung tài nguyên, hỗ trợ một phạm vi rộng lớn các hệ điều hành, kiểu dữ liệu, các môi trư ng lưu trờ ữ và máy chủ

2 Hitachi VSP G350

Nền tảng lưu trữ ảo Hitachi VSP G350 là một cơ sở h t ng được xác địạ ầ nh b ng ằ

phần mềm rất quan trọng đối với các doanh ng ệp cần sự tích hợhi p, tự động hóa và đơn giản c n thiầ ết đ chạy và phát triển m t cách nhanh chóng và hiể ộ ệu quả Nền tảng lưu trữ

ảo VSP G350 của hệ th ng lưu trữ Hitachi cho phép b n cung cấố ạ p sự linh ho t tối đa ạtrong cơ sở ạ ầ h t ng c a mình, đồng thời loại b s ủ ỏ ự phức tạp

Mọi hệ thống VSP tăng tốc flash đ u được thiết kế để có hiệu suất tối đa, khả ềnăng phục hồi và ảo hóa lưu trữ để ạ b n có thể đơn giản hóa hoạt đ ng b ng cách hợp ộ ằnhất t t cấ ả b ộ nhớ ủa mình dưới một cơ sở hạ tầng do phần mề c m xác đ nh ị

Hình 1 Hitachi Virtual Storage Platform G350

3

Phần II: Giao diện thiết bị

1 Khối điều ki n vể ới khoang đĩa yếu tố hình thức nhỏ (Controller chassis with small form-factor drive bays) (CBSS)

Khung bộ điều khiển CBSS chứa bộ điều khiển, mô-đun qu t d phòng, nguồn ạ ựđiện và cung cấp hai mươi b n khe cắm ở ố phía trư c đớ ể tải các ổ dữ liệu có kích thước lớn (2,5 inch) Khung cũng bao gồm các đèn LED ch c năng cứ ụ thể nằm ở phía trước

và phía sau c a bủ ộ điều khiển đ cung cấể p trạng thái hoạt động của nó

Bảng thông số k ỹ thuật của bo mạch đi u khiển: ề

Khung (2U = 8.89 cm) DW800-CBSS

Bo mạch đi u khiển ề DW-f850 CTLS - DW-f850 CTLSE

-Số lượng khe cắm DIMM 2

Dung lượng bộ nhớ cache 32 GiB đến 64 GiB

Mã hõa dữ u liệ Không hỗ trợ Được hỗ trợ

1.1 Khối điều khiển CBSS với v mỏ ặt trướ (Font panel bezel)c

1 Đèn POWER

Màu xanh: H ệ thống đã được b t.ậMàu vàng nâu: H ệ thống đang n p điạ ện năng

2 Đền READY Màu xanh: Hoạt đ ng bình thường ộ

3 Đèn WARNING

Tắt: Hoạt đ ng bình thường ộMàu vàng nâu: Các thành phần (bộ phận) yêu cầu bảo trì

Nhấp nháy: Hỏng hóc yêu cầu bảo trì

4

Lưu ý: Khi Chế độ tùy ch n hệ thống 1097 ọđược đặt thành BẬT, đèn LED WARNING không nhấp nháy, ngay c khi các thông báo ả

về thông tin dịch vụ lỗi (SIM) sau được đưa ra: 452xxx, 462xxx, 3077xx, 4100xx và

để được hỗ trợ

5 POWER ON/OFF

(Nút b m chính)ấ Khởi động/Tắt hệ thống lưu trữ

6 LOCK Khóa và mở khóa mặt trước b ng cách sửằ

dụng chìa khóa đi kèm Lưu ý: Tháo bộ điều khiển có thể khiến các đèn LED POWER, READY, WARNING

và ALARM trên bảng đi u khiểề n phía trước tắt Các đèn LED này trở lại trạng thái bật sau khi hệ thống lưu trữ phục h i tồ ừ việc thay thế b ộ điều khiển

1.2 Khối điều ki n CBSS khi không có ể vỏ mặt trước (without benzel)

1 Đèn ACT

Màu xanh: Hoạt đ ng bình thường ộMàu xanh nhấp nháy: Drive đang được truy cập

2 Đèn ALM Màu đ : Drive đã dỏ ừng do một lỗi và có thể

thay thế được

3 Đèn POWER, READY,

WARNING và ALARM

5

4 POWER ON/OFF

(nút bấm chính) Khởi động/Tắt hệ thống lưu trữ

5 Các đĩa dạng thức nh ỏ

(Small form-factor drives)

1.3 Mặt sau khối điều khiển CBSS

Màu vàng nâu: Công tắc reset mạng LAN

flash cache) Màu đỏ: B ộ nhớ flash cache có thẻ tháo bỏ

11 Mô-đum sao lưu N/A

Màu đỏ: Mô-đum sao lưu có thể tháo bỏ

Đỏ nhấp nháy: Mô-đum sao lưu có thể tháo

bỏ

Đỏ nháp nháy một lần: Lỗi PinTắt: Pin chưa đư c cài đ t, lợ ặ ỗi xảy ra, hoặc firmware đang được nâng cấp

14 Đèn led cổng Màu xanh: Liên kết cổng được thiết lập

15 Đơn vị cung c p năng ấ

2 Đèn led AC IN Màu xanh: Đầu vào AC bình thường

3 Đèn led ALM / RDY

Màu đ : Đỏ ợn vị cung c p nguồấ n có th thay ểthế

Màu xanh: Hoặt đ ng bình thường ộ

2 Host, Network, và Cổng khay đĩa (v i đèn ớ LED)

Bộ điều khiển được trang b các giao di n cụ th k t nối, c p nguồn, cấu hình ị ệ ể để ế ấ

và quản lý hệ thống lưu tr Các đèn LED thành phữ ần hiển thị trạng thái hoạt động của

hệ thống lưu trữ

2.1 Mô-đum Font end

2.1.1 Đèn LED và đầu nối bảng iSCSI 10-Gbps (quang học)

8

1 Đèn LED trạng thái Màu xanh: Mô-đum đang được bặt.

Màu đỏ: Mô-đum có thể an toàn đ ểtháo

3 Đầu nối iSCSI Kết nối với cáp Ethernet

2.1.2 Đèn LED và đầu nối bảng iSCSI 10-Gbps (đồng)

9

1 Đèn led trạng thái Màu xanh: Đang được bặt.

Màu đỏ: Mô-đum có thể an toàn tháo bỏ

2 Đền led c ng (Link/Speed) ổ

Màu vàng: Kết nối 1-GbpsMàu xanh: Kết nối 10-GbpsTắt: Không có kết n i liên kố ết

10

Phần II : C I ấ u trúc và chức năng thành phần c a Hitachi VSP G350 ủNền tảng lưu trữ ảo HitachiVSPG350 là một h th ng lưu trữ mảng hỗn hợp ệ ốmô-đun linh hoạt, có th gắn trên giá đỡ được trang bị hể ộp ổ đĩa, hỗ trợ ổ đĩa cứng SAS

và ổ đĩa flash, được mở ộng cho các cấ r u hình dung lư ng lưu trữ ợ khác nhau

Một hệ thống lưu trữ được cấu hình đ lưu trữ cấp khối cung cấp khả năng truy ểcập và cung cấp khối lượng lưu trữ thô bằng cách sử dụng các giao thức như Fiber Channel và iSCSI

Hitachi VSP G350 Hiệu năng Lên tới 600,000 IOPS, băng t n 12 GB/sầĐĩa flash t i đaố

SSD = solid sated drivers- 192 SSD, 192 SFF HDD, 252 LFF HDD Công suất thô tối đa 1.4PB (SSD), 2.4PB (HDD)

Hỗ trợ Đĩa

7.6TB SSD, 3.8TB SSD, 1.9TB SSD, 480GB SSD, 2.4TB 10K HDD, 1.2TB 10K HDD, 600GB 10K HDD, 10TB 7.2K HDD, 6TB 7.2K HDD

Giao th c máy chứ ủ 16x FC: 16GB/s, 32GB/s

8x iSCSI: 10 GB/s

Hỗ trợ RAID RAID 10, RAID 5, RAID 6

Hệ thống Logic nội bộ của Hitachi VSP G350 bao gồm:

- Mỗi bộ điều khi n bao gồm các thành phần bên trong sau đây như bộ xử lý, mô-ểđun bộ nhớ cache trong dòng kép (DIMMs), b nhớ flash b nhớ cache (CFM), ộ ộpin và quạt

- Bộ điều khiển có kết nối Ethernet để quản lý ngoài băng tần bằng cách sử dụng Hitachi Device Manager - Storage Navigator

- Nếu đường d n dữ li u qua một bộ điều khiển thất bạẫ ệ i, t t cả các ổ đĩa vẫn có ấsẵn cho máy chủ dữ liệu bằng cách sử dụng đư ng d n dữ liệu dư thừa thông ờ ẫqua bộ điều khiển khác

- Bộ điều khiển được trang b các chỉ báo LED để theo dõi các điềị u ki n ho t động ệ ạcủa nó và thông báo thay thế thành phần có thể

Thời gian khởi động (tối thiể u)1 5 8 - (phút)

Chiều cao yêu cầu

3 Giá trị mở ứ ối đa c t

2 Khối đĩa (Drive chassis)

- Khay ổ đĩa chứa ổ đĩa dữ liệu, ngu n điồ ện, qu t và đèn LED trạ ạng thái

- Mỗi khay ổ đĩa cung cấp giao di n đ kết nối v i bệ ể ớ ộ điều khiển và các khay lái khác

- Các mảng lưu trữ tất cả các đèn flash có nhiều cấu hình dung lượng lưu trữ ố cđịnh khác nhau với các thi t bế ị lưu trữ flash

- Để cung cấp thời gian phản hồi máy chủ có độ trễ thấp nhất quán và hiệu suất IOP cao nhất trên tất c các cổng k t nối máy chủ, ổ đĩa cứng thông thường ả ế(HDD) không được bao gồm hoặc c u hình với t t c các m ng flash.ấ ấ ả ả

2 Có thể được gắn trên giá đỡ RKU Đối với việc lắp đ t, đưặ ờng ray đặc biệt cho giá đỡ và tấm trang trí được yêu cầu riêng biệt tùy thuộc vào số lượng h ệthống lưu trữ gắn kết.

3 Giá trị mở ứ ối đa c t

403 TiB

Sử dụng 10 TB (3,5 inch LFF) HDD

2 244 TiB

Sử dụng 7,6 TB (2,5 inch SFF) SSD

14

Ghi chú:

1 Khi lắp hệ th ng lưu trữ và tr n các khay ổ đĩa DBS, DBL và DB60, số lượng ố ộ(đơn vị) có thể ắ l p tối đa có thể khác nhau

2 Có sẵn dư i d ng đĩa dớ ạ ự phòng hoặc đĩa dữ liệu

4 Giao diện máy chủ

Tốc d truyền tải dữ liệu ộ

(Tốc độ truyền tốt đa tới máy chủ)

Kích thuốc block được truyền (byte) 512

Số lượng máy chủ tối đa thông qua giao

Lên tới 75.2º F (24º C) 5 năm 5 năm

Lên tới 86º F (30º C) 5 năm 4 năm

Lên tới 93.2º (34º C) 4 năm 3 năm

Kích thư c dung lướ ợng tối đa 3 TB (khi sử dụng LDEVs của các hệ

thống lưu trữ khác: 4 TB)

2048 Dung lượng tối đa/nhóm parity 2048

* Hệ th ng lưu trữ được địố nh c u hình RAID6, RAID5 hoặấ c RAID1 cung c p kh ấ ảnăng d phòng và nâng cao đự ộ tin cậy của dữ ệ liu Tuy nhiên, vẫn có kh năng mất ả

dữ ệ li u do lỗi phần cứng ho c phặ ần mềm không lường trư c đư c Ngướ ợ ời dùng phải luôn làm theo các phương pháp hay nh t đư c đấ ợ ề xu t và sao lưu tất cả dữ ệấ li u

7 Thông số k ỹ thuật logic nội bộ (CBSS/CBSL)

Bộ nhớ điều kiển

Bộ nhớ Flash: 32 MB

Bộ nhớ cache (đệm) L3: 4 MBSDRAM: 1 GB

16

Phương pháp đảm b o dữ u ả liệ

Bus dữ liệu: Parity

Bộ nhớ cache: ECC (1 bit s aử , 2 bit phát

hi n)ệ Drive: Mã bảo đ m d liệu ả ữ

Dung lượng (GB/bộ điều khi n) ể 128 GB

Phương thức điều khiển Đọc LRU/Write sau

Thời gian sao lưu* Không hạn ch ế(lưu vào bộ nhớ không

thay đổi)

* Dữ liệu không biến động trong bộ nhớ đệm được bảo vệ khỏi sự c mố ất đi n đột ệngột Thao tác sao lưu ghi dữ liệu vào bộ nhớ đệm, ngay c khi xảy ra ngắt điện và ảđược chuyển vào bộ nhớ flash bộ m đệ

9 Hiệu suất cách nhiệt

Chịu tải đi n áp ệ AC 1,500 V (100 mA, 1 phút)

Điện trở cách nhi t ệ DC 500 V, 10 MΩ trở lên

17

10 Thông số k ỹ thuật điện cho VSP G350

Điện áp đ u vào (d i đi n ầ ả ệ

áp có thể hoạt động) (V)

AC 100-120/200240+6%/-11%

-SFF, LFF và khay ổ đĩa intermix dày đặc: AC 200-

240 +6% / - 11%

Tần số (Hz) 50/60 ±1

Số pha, cáp Một pha có nối đất bảo vệ

Trạng thái ổn định hiện tại

100V / 200V1, 2

CBSS: 4.0x2/2.0x2 CBSL: 4.0x2/2.0x2

SFF drive tray: 2.4x2/1.2x2 LFF drive tray: 1.9x2/1.0x2 Dense intermix drive tray: -/3.0x2

Đánh giá hiện t i của cầu ạ

dao / cầu chì (A) 16.0 (mỗi một)

Nhiệt đ ộ CBSS: nhỏ hơn 1800

CBSL: nhỏ hơn 1550

Khay ổ đĩa SFF: 1120 trở

xu ngốKhay ổ đĩa LFF: 940 trở

xu ngốKhay ổ đĩa intermix dày đặc:

3460 trở xu ngố

Nguồn ở trạng thái ổn

định (VA/W)3

CBSS: 800/760 hoặc ít hơn

CBSL: 800/760 hoặc ít hơn

Khay ổ đĩa SFF: 480/460 trở

xu ngốKhay ổ đĩa LFF: 380/350 trở

xu ngốKhay ổ đĩa intermix dày đặc: 1200/1160 trở xuống

Công suất tiêu thụ

(VA/W)

CBSS: 520/500 trở

xu ngốCBSL: 450/430 trở

xu ngố

Khay ổ đĩa SFF: 320/310 trở

xu ngốKhay ổ đĩa LFF: 280/260 trở

xu ngốKhay ổ đĩa intermix dày đặc: 1000/960 trở xuống

3 Bảng này hiển thị yêu cầu nguồn (100 V hoặc 200 V) cho cấu hình tối đa Công suất yêu cầu thự ế c t có thể vượt quá giá trị được hiển th trong bị ảng khi bao gồm dung sai

Phần IV: Cơ chế ho t đ ng c a thiết b m b o HA ạ ộ ủ ị đả ả

1 High availability là gì?

High availability(HA) có nghĩa “Độ sẵn sàng cao” tức là những máy chủ hoặc thiết b luôn trong tình trị ạng sẵn sàng phục vụ, giảm thiểu khả năng gián đoạn của hệ thống

High availability là m t giộ ải pháp ho c quy trình hay công nghặ ệ nhằm th c hiự ện chức năng đảm bảo cho ứng dụng, cơ sở dữ ệ li u có thể truy c p được 24/7 trong mọi ậđiều kiện

2 High availability trên Hitachi VSP G350

2.1 Các thành phần hệ thống chính được định cấu hình với khả năng dự phòng

để duy trì d ch vụ liên tục ị

Hệ thống lưu trữ cung cấp các ho t đ ng hi u su t cao b ng cách s dụng bộ điều ạ ộ ệ ấ ằ ửkhiển kép với bộ xử lý tốc độ cao, mô-đun bộ nhớ đệm nội dòng kép (DIMM), bộ nhớ flash cache (CFM), pin, quạt và cổng để ế k t n i iSCSI và môố -đun I / Ogiao thức FC Mỗi bộ điều khiển có kết nối Ethernet đ quản lý ngoài băng tầể n N u đư ng dế ờ ẫn dữ liệu qua một bộ điều khiển không thành công, tấ ảt c các ổ đĩa dữ liệu vẫn có sẵn cho các máy

chủ s ử dụng đường dẫn dữ ệliu dự phòng qua bộ đi u khiển kia ề

Để đả m b o độ tin c y, các thành ph n ph n c ng thiết yếu được triển khai với ả ậ ầ ầ ứcấu hình dự phòng để hệ thống lưu trữ có th duy trì hoạể t đ ng nếu một thành phần bị ộlỗi Việc bổ sung và thay thế các thành phần, cùng với nâng cấp chương trình cơ s , có ởthể được tiến hành trong khi hệ thống lưu trữ đang hoạt động và không bị gián đoạn kh ảnăng cung cấp dữ liệu cho các máy chủ M t ổ đĩa d phòng nóng có thể được cấu hình ộ ự

để thay th ổ đĩa dữ li u b lỗế ệ ị i m t cách tự ộ động, đ m b o tính toàn v n có kh năng ả ả ẹ ảchịu lỗi c a các ủ ổ đĩa logic Các ổ đĩa logic RAID độ ập dựa trên phầc l n c ng cung c p ứ ấhiệu suất tối đa trong các hộp bên ngoài nhỏ gọn

- RAID 5: ử dụng cả kỹ thuật phân stripe và S parity Các giao dịch dữ liệu đọc

rất nhanh trong khi các giao d ch dữ liệu ghi có phần chậị m hơn (do parity ph i ảđược tính toán) Nếu một drive bị l i, bạn vẫn có quyềỗ n truy c p vào t t c ậ ấ ả dữliệu Ngay cả khi drive bị lỗi đang được thay thế và b điềộ u khi n lưu trữ rebuild ể

dữ ệ li u trên ổ đĩa mới

- RAID 6: Giống như với RAID 5, các chuyển đổi dữ liệu đọc rất nhanh Nếu hai drive bị lỗi, bạn vẫn có quyền truy cập vào tất cả dữ ệ li u Nngay cả khi các drive

bị lỗi đang được thay thế

2.3 Cung cấp b o m t dữ li u b ng cách chuy n dữ li u vào bộ nh flash cache tại ả ậ ệ ằ ể ệ ớthời điểm mất đi n ệ

Dữ liệu không biến đ ng trong bộ nhớ đệm được bảo vệ khỏi sự c mộ ố ất điện đột ngột Thao tác sao lưu ghi dữ liệu vào bộ nhớ đệm, ngay cảkhi xảy ra ngắt điện và được chuyển vào bộ nhớ flash bộ đệm

2.4 Công nghệ thiết bị hoạt đ ng toàn cầu (Hitachi Global ộ – Active Device) (GAD)

Thiết bị hoạt động toàn cầu (GAD) cho phép bạn tạo và duy trì các bản sao đồng bộ, từ xa c a ủ

khối lượng dữ liệ u

Máy lưu trữ ảo được định cấu hình trong hệ thống lưu trữ chính và phụ bằng cách sử dụng thông tin thực tế của hệ thống lưu trữ chính, và các ổ chính và phụ của thiết bị hoạt động toàn cầu được gán cùng một số LDEV ảo trong máy lưu trữ ảo Điều này cho phép máy chủ lưu trữ xem các

ổ ghép nối là m t ổ đĩa duy nhất ộtrên một hệ thống lưu tr duy nhữ ất và cả hai ổ đĩa đều nhận được cùng một dữ liệu từ máy chủ lưu trữ