存储极客 | 高密度盘柜难点:评戴尔SCv2080结构设计

戴尔易安信解决方案 2018-04-28

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高密度盘柜评估重点关注哪些因素?以SCv2080为代表的入门级存储阵列拥有哪些优势为您带来安全稳定、简化管理的高端体验?我们将通过深度讨论与对比评测,为您详细展开。

本文为戴尔SCv2000存储阵列系列评测的第3篇。前面我们已经提到过的SCv2080这款5U 84个3.5英寸盘位的机型,它就是这里的主角。

戴尔SCv2080高密度存储阵列,通过上下2个“抽屉”来安装更换驱动器

一个重点,四大维度
全面评估高密度盘柜
做企业存储、服务器的朋友应该都知道,可以从机箱前面板单独热插拔每个3.5英寸驱动器的典型密度是2U 12盘位(如SCv2000)或者4U 24盘位(如PS6100E),折合6盘/U。在5U 84盘位出现在Compellent SC280和EqualLogic系列之前,戴尔已经有一款入门级高密度盘柜PowerVault MD3x60系列,支持4U 60个3.5英寸驱动器,折合15盘/U。相比之下5U 84盘位折合16.8盘/U,其实它并不是业内密度最高的,我们还看到有些小众产品,如4U 75盘位、4U 84盘位等。

我们认为,盘柜的密度并非越高越好,还有更多不容忽略的考量因素。希望能够通过本文使您有一个全面的了解。

1、单位空间盘位数,容量密度
2、功耗、散热、机架承重
3、可维护性
4、是否带RAID控制器(JBOD还是阵列)

第1点不用说了,第2点我觉得与密度之间是一个权衡的问题。首先,4U 60盘或更高密度机型通常不支持3.5英寸高转速(15K)硬盘,加上目前7200转硬盘功耗有所降低,在散热方面存在可进一步提升(密度)的空间;但在功耗和整机架承重方面,确实需要考虑和规划。

第4点主要与空间有关,因为高密度盘柜的机箱深度不能无限大;另一方面,由于从前面板进风经过硬盘加热之后,如果带阵列控制器其功耗也不能太大,比如每控制器双CPU的还想用高密度,基本上就需要盘/控分体了。

我们重点想谈的就是第3点——可维护性,也是体现这类产品技术水平之重点所在。

4U 60盘位,前面板5个抽屉

戴尔PowerVault MD3x60系列

如上图:4U 60盘位的MD3x60,它的硬盘驱动器安装在可以从前面板拉出的5个抽屉中。拔出一个抽屉时不会影响到另外4个,也不会有明显的重心偏移,避免给机箱/机架滑轨固定结构增加压力;根据我们的实际动手经验,其抽屉滑道的平稳度还不够完美,并且更换硬盘时也容易产生额外的、与盘片垂直的震动,这些对其可维护性造成一些小折扣。

✎评分(单项满分为5分,以下同)
密度:3.5
功耗、散热、机架承重:4.5
可维护性:4分
总分:12

4U 75盘位,前面板1个抽屉

这款4U 75盘位的高密度盘柜,来自国内某公司。该密度已经对功耗、散热和机架承重造成一定挑战,但关键更在于这类产品的可维护性——整体拉出1个抽屉的方式,无论60盘、75盘还是84盘,在抽屉完全拉出时,重心会明显外移,给机架滑轨固定结构增加不小的压力。

✎评分
密度:4.5
功耗、散热、机架承重:3.5
可维护性:3
总分:11

实际上,我们看到4U 75、4U 84整体抽拉式高密度盘柜并没有4U 60应用广泛。

4U 72盘位服务器,前24+后12双盘Tray

这是一款4U 72盘位的存储服务器,前面板有24个热插拔Tray(托架),不过每个Tray上有2块硬盘,如果坏了1块也只能2个都拔出来。

在它的背面,上半部分类似于2U服务器,下面是24个热插拔Tray,每个Tray同样2块盘。整体上就是(24+12)x2=72。

有同行朋友表示,这款机箱在散热方面存在一定不足,由于是从前到后的散热风道,前面硬盘的进风温度,经过整个机箱到达后面硬盘时会有提高。而且维护上前后都要照顾也麻烦一些。

✎评分
密度:4.5
功耗、散热、机架承重:3
可维护性:2.5
总分:10

细节成就高度
SCv2080可维护性3大亮点
接下来,我们看看戴尔SCv2080能打多少分?

首先我们拉出了上面的硬盘抽屉,将图片放大可以看到目前这台配置的都是2TB 7200转驱动器,可能是工程样机的缘故,SAS盘被贴上了SATA的标签,在每块硬盘托架的前方(距离我们近的这一边)都标有顺序号。

希捷OEM给戴尔的Constellation ES.3企业级硬盘,SAS 6Gbps 2TB 7.2K RPM

滑动装置相当的平稳,完全拉出整个抽屉时会有一个卡锁。SCv2080的起步出货配置是28块驱动器,我们可以看到这款配置是3排一共42个3.5驱动器位(每排14块)。

现在看看安装/更换硬盘的锁扣机制。如上图,将红圈位置的箭头部分往右扣,硬盘就会随同托架向上弹出(见下图)。

此时可以直接把硬盘继续抽出,如果想恢复安装回去,则应在向下按到位的同时,按照2个红圈所示的箭头方向,将硬盘顶部(侧边)我们看到的这个锁片推回原位,就能卡住固定了。

简单总结下这一段的要点:

1、每次拉出一个硬盘抽屉,最多42块盘的重量,减少重心外移给机架固定结构增加的压力;
2、结构可靠,抽屉滑动过程平稳;
3、硬盘更换时产生的震动,与盘片方向平行,避免给硬盘带来不利影响。

小巧硬盘连接器
SAS扩展器位置布局
在SCv2080硬盘托架上,除了机械固定装置之外,还有一个小电路板,SAS双端口和供电都是由这里引出的。
SCv2080硬盘转换托架

这张照片是下方那个没有安装硬盘的空“抽屉”,同样是14x3=42个盘位。需要注意的是,SCv2080有一个锁定机制,上下两个抽屉不能同时抽出,只有推回一个到位才能抽出另一个。这样就进一步保证避免使机箱和机架固定装置承担过大的压力。

上图中标红圈的部分,就是SAS扩展器(Expander芯片),在每个抽屉的两侧各有两颗,它的作用就是让每个硬盘都能够连接到后面的控制器。如果是SCv2080的JBOD机箱SC180,对应控制器的位置就换成了SAS连接模块。

从这张图能清楚地看到硬盘安装滑道,标红圈的那一排就是上文中提到的,硬盘托架上的金手指与机箱之间的连接器。

将硬盘抽屉完全抽出后,需要在两边同时按下这个蓝色按钮才能将其推回。这样在更换/添加硬盘的维护操作期间,可以避免抽屉运动影响到正在工作硬盘的稳定性。

坚实的基础
散热设计和供电
从机箱后面可以看到冗余双控制器、散热风扇(4+1)和电源(1+1)的布局,其中电源插头由于功率较大,使用的是220V 16A标准。这台SCv2080的控制器为双10Gb iSCSI版本,如我们在前文中所述,除了接口子卡部分之外,如果激活Flex Port授权,每个控制器就将拥有4个万兆iSCSI。

在SCv2080控制器和电源的面板上没有进出空气的开孔,这也是同类产品一个普遍的特点。那么除了专业的散热和结构工程师之外,有多少朋友考虑过它们的风道是怎样设计的?下面我们简单讨论下。

抽出一个风扇模块,从电路板上的插头线缆数量可以看出,右边一共有2个风扇,也就是说在每个模块内部已经有冗余了。

红色箭头标的就是空气流动方向,由于5个风扇模块并排放置,主要应该是从上/下方进风,接着向后排出。下面看看控制器和电源是怎么被“照顾”到的。

底面朝上放置的SCv2000控制器

控制器的底面出风孔正好贴着风扇上方的进风孔,由此形成负压,从控制器和中板连接的方向进风。

注:同样的控制器,在SCv2000和SCv2020机箱中的散热风道有所不同,下一篇再给大家介绍。

电源模块的情况相类似,热量被位于它上方的风扇模块从照片中标识的散热孔抽走,然后也是由中板方向进风,形成完整的风道。

这款电源由台达(Delta)生产,额定功率高达2800W,要知道每块7200转硬盘加电启动时的+12V电流就可能达到2A左右,别忘了最多84块盘呢。

总结:SCv2080表现更均衡、不容忽视的性价比

最后我们试着给SCv2080也打个分

密度:4
功耗、散热、机架承重:4
可维护性:5分
总分:13

如上表,SCv2080的可维护性表现出色,但正如我们在文章开头所说:“功耗、散热、机架承重等方面与密度之间是一个权衡的问题”,因此在综合成绩来看,SCv2080领先的幅度不大,但确实在四大评估维度中表现更均衡。无论您是否赞同以上对比,我们认为是给出了自己客观的评判。

在5U 84盘位的SCv2080之前,高密度盘柜我们见过的也不少。说实话,曾经以为在机械结构设计方面的技术已经相当成熟,不太容易像半导体等领域还能有明显的进步。而现在我们认为这种观点不完全正确,哪怕看似有些枯燥的领域,只要用心去做,总会看到努力的成果!

关于性价比,高密度盘柜之前给我的印象是价格不菲,毕竟内部多出许多组件和成本。举例来说,如果配36块3.5寸盘,选择3个2U 12盘机箱(1控制器+2JBOD)许多情况下比单个4U 60盘要便宜,高密度的优势更多在于节约空间。而这一次,戴尔表示SCv2080的单位容量成本,可达600+元人民币起/TB。

在下一篇中,我们将给大家介绍SCv2000系列控制器的内部散热设计,由于该系列的控制器通用,另外一台2U的样机就要出场了。