HPE Alletra Storage MP X10000 搭配数据保护加速器节点：实现无瓶颈备份

HPE 于 2024 年 11 月下旬推出了 Alletra Storage MP X10000 平台，这是首个旨在将现代工作负载统一到单一架构下的解耦式全闪存横向扩展存储系统。该设计的核心是通用硬件基础架构，完全由 GreenLake（原 HPE GreenLake）云平台管理，可提供高性能对象存储、灵活扩展和集成数据智能服务。2025 年 8 月，HPE 通过数据保护加速器节点 (DPAN) 扩展了该平台。DPAN 将 StoreOnce Catalyst 与 X10000 的原生 S3 接口相结合，为高速备份和快速恢复操作创建了专用路径。这些组件共同构成了我们在本报告中评估的数据保护解决方案。

关键精华

• 闪存优先的NVMe架构： X10000 提供全闪存、横向扩展的对象存储，为备份和恢复工作流程带来主存储级别的性能。
• 每个DPAN每小时最高摄取量达300TB： 在测试中，单个 DPAN 的吞吐量最高可达 83.83 GB/s（300+ TB/小时），随着节点数量的增加，吞吐量也按预期扩展。
• 瓶颈向上游转移： DPAN 消除了目标端的限制，暴露了备份软件编排、网络和客户端写入性能方面的限制。
• 催化剂驱动的数据缩减流程： 使用 StoreOnce Catalyst 进行源端去重和压缩，可降低网络负载，并将有效存储容量提高至 60:1。
• 专为现代工作负载而设计： DPAN 和 X10000 架构为高并发环境、大型数据库和 AI 规模的数据增长准备了备份基础架构。

数据保护加速器节点的核心功能非常明确：它能够以传统备份硬件无法企及的速度，执行重复数据删除、加密以及从备份软件到 X10000 的数据迁移。Catalyst 在此过程中发挥着关键作用。Catalyst 是 HPE 的数据缩减和数据迁移协议，可与多个企业级备份平台集成。它能够在源端识别重复数据段，并将干净的加密数据发送到 DPAN。这降低了网络负载，使 X10000 能够以极高的速度接收备份流。HPE 公开宣称，在 4 节点 DPAN 配置中，每小时的接收性能高达 1.2 PB，恢复速度比旧系统快 22 倍，数据缩减比例高达 60:1。这些数据有望显著改善面临备份窗口限制和恢复时间过长问题的组织的需求。

该平台最引人注目之处在于它与传统数据保护基础设施蓝图的显著差异。传统的备份硬件长期以来都基于硬盘驱动器 (HDD) 系统，而控​​制器瓶颈和数据恢复周期限制了性能。DPAN 和 X10000 方案彻底颠覆了这种模式。HPE 没有采用速度缓慢、以容量为导向的设计，而是提供了一个全闪存、可水平扩展的分析级存储平台作为数据保护的基础。这使得备份和恢复性能与主存储架构的响应速度达到了相同的水平。实际上，这改变了备份窗口的格局，更重要的是，它改变了现代备份基础设施所能实现的恢复时间线。

X10000 运行着一个日志结构化的、闪存优化的键值引擎，即使并发量增加也能保持可预测的延迟。它在整个集群中使用 NVMe SSD，并通过解耦的共享模型连接节点，随着硬件的增加，性能线性增长。数据保护加速器节点通过将 Catalyst 引擎与一条加密的高速数据路径（通过 100 GbE）连接到 X10000，完善了整个架构。这种设计避免了传统备份设备中常见的控制器瓶颈、数据恢复开销和机械磁盘限制。最终，它更像是一个高性能的主存储平台，而不仅仅是一个简单的容量层。

当性能达到此范围时，业务优势显而易见。更短的备份窗口可降低运营风险，并可在不增加硬件占用空间的情况下保护更大的数据集。更快的恢复性能可减少停机时间，并在严格的恢复时间目标 (RTO) 要求下提高系统弹性。数据缩减可降低有效存储成本，并延长集群的使用寿命，减少扩展需求。通过 GreenLake 实现的云管理也减轻了管理员的运营负担，他们原本需要管理多个独立的平台。综上所述，这些优势使配备 DPAN 的 X10000 成为现代化且可扩展的基础架构，适用于那些已无法满足传统备份目标需求的组织。

为了进行这项分析，我们与 Commvault 合作，Commvault 是一家支持基于 Catalyst 工作流程的主要独立软件供应商 (ISV)。Commvault 已集成源端重复数据删除和高速数据流功能，这与 HPE 推荐的配置高度契合。HPE 还支持其他企业级备份平台，因此本文所述的架构和性能特征也适用于更广泛的数据保护合作伙伴生态系统。

构建高速数据保护引擎

在阐明了平台的高层架构之后，我们可以更详细地了解 X10000 和数据保护加速器节点的构建方式以及它们如何协同工作。X10000 提供了一个基于闪存的横向扩展对象层，专为大规模并行处理而设计；而加速器节点则提供用于重复数据删除、加密和高速数据传输的计算路径。了解这些组件的构建方式、数据在它们之间的流动方式以及性能如何随着节点数量的增加而提升，为性能测试结果提供了技术基础。

数据保护加速器节点的实际应用功能

大规模部署后，数据保护加速器节点 (DPAN) 的行为不再像传统的备份设备，而更像是高吞吐量的数据传输引擎。单个加速器节点每小时可处理约 300 TB 的备份数据。随着节点数量的增加，性能呈线性增长。四节点 DPAN 配置每小时最高可达 1.2 PB，为备份环境的扩展提供了清晰且可预测的更高吞吐量提升路径。

数据保护加速器节点的可扩展性是通过基于 HPE StoreOnce Gen5 平台的模块化设计实现的。每个数据保护加速器节点都是一个独立的系统，集成了四个双端口 25 GbE 网卡（共八个 25 GbE 端口），通过 LACP 聚合成 200 GbE 逻辑网络路径，以及八个采用 RAID 6 阵列的 SSD，为数据管理操作提供 92 TB 的可用缓存。

备份数据采集和处理分布在各个节点上，随着加速器节点的增加，性能和容量可以横向扩展。该平台最多支持 10 个活动加速器节点（外加最多两个可选的高可用性节点），能够以线性方式提升总采集带宽和有效备份容量，避免集中式瓶颈，并随着备份需求的增长实现可预测的扩展。

规格	HPE Alletra Storage MP X10000 DPAN
节点配置
外形	2U
最小节点数	0
最大节点	10 个活跃用户（+2 个可选 HA 用户）
存储和缓存
固态硬盘	8
可用缓存（数据管理）	92 TB
每个节点的最大可用备份存储空间	2 PB
每个节点的最大有效备份存储容量	120 PB
网络 – 25 个千兆以太网端口	8

源端去重和数据缩减管道

该架构的一个显著特点是依赖于使用 HPE StoreOnce Catalyst 的在线源端去重技术。去重在数据传输到加速器节点之前执行，采用精细的 4 KB 数据块大小。这种方法最大限度地减少了网络数据传输，并最大限度地提高了空间利用率，尤其是在备份集冗余度高的环境中。

去除重复数据段后，剩余数据在传输前会被压缩。这进一步降低了网络占用率，并确保只有优化后的数据才能进入加速器管道。加速器节点不会在本地存储备份有效载荷。相反，它会维护跟踪去重对象和恢复关系所需的元数据和目录信息。所有备份数据都通过其原生 S3 接口直接且持续地流式传输到 X10000。

这种设计避免了对复水阶段、暂存盘或辅助着陆区的依赖。X10000 接收经过去重、压缩和加密的数据，这些数据可以高效地写入其基于闪存的对象存储器。

安全、原生的 S3 存储目标

使用原生 S3 作为存储目标是系统灵活性的关键。由于加速器节点通过 S3 直接写入 X10000，因此该平台可以与现代备份软件无缝集成，无需专有存储协议或转换层。数据经过加密和优化后到达，使 X10000 能够专注于在 NVMe 闪存上进行持久的并行对象放置。

Catalyst 实际数据缩减率最高可达 60:1，显著扩展了存储容量并降低了扩展频率。这种程度的缩减直接影响总体拥有成本，尤其对于长期保留的备份数据集而言，否则这些数据集将需要大量的原始容量。对于 Commvault 直接通过 S3 备份到 X10000 的情况，缩减率通常为 6:1 到 7:1。

支持最佳实践数据保护模型

除了卓越的性能之外，该架构还与成熟的数据保护最佳实践完美契合。该系统支持 3-2-1-1-0 副本模型，其中主数据存储在生产存储上，备份数据存储在 X10000 上，并且使用 HPE Cloud Bank Storage 将额外副本复制到公有云存储。HPE 通过启用快速闪存备份、安全的异地副本以及用于勒索软件恢复的不可变副本来实现对 3-2-1-1-0 模型的支持。这确保了系统能够抵御本地故障和全站中断。

该设计自然而然地支持“两种不同介质类型”原则，将主存储与用于备份的闪存对象存储分离，并以公有云作为附加介质。在云端异地存储一份副本，既能实现地理隔离，又能增强灾难恢复和勒索软件防护策略，且不会增加运维复杂性。

备份软件生态系统支持

数据保护加速器节点可与多个支持基于 Catalyst 工作流的企业级备份平台集成。它完全支持 Commvault 和 Cohesity NetBackup，并且支持 Veeam，从而扩展了该平台在各种企业环境中的适用性。由于重复数据删除和数据移动由加速器节点而非备份应用程序单独处理，因此无论使用何种软件层，这些集成都能提供一致的性能。

通过设计扩展备份性能

综上所述，这些因素解释了为什么添加数据保护加速器节点能够直接提升备份性能。每个节点都会为特定的 X10000 集群贡献额外的计算能力、网络带宽和重复数据删除吞吐量。不存在共享的全局加速器池，集群之间也不存在隐藏的争用。扩展是显式的、本地化的，并且是可预测的。

DPAN 的实际应用（3 台服务器备份和恢复验证）

数据保护加速节点从根本上改变了备份和恢复工作流程的性能格局。实施加速节点的组织通常会发现，吞吐量不再受限于目标存储子系统，而是受到上游组件的限制：备份应用程序的编排开销、源服务器容量或网络基础设施。这与主存储向 NVMe 闪存过渡后暴露传统网络架构瓶颈的情况类似。

这项验证工作重点在于描述企业工作负载下 DPAN 的真实行为，尤其侧重于了解当备份目标不再是限制因素时，性能边界在哪里发生变化。

测试配置

对于三服务器配置，我们采用了一种针对性的测试设计，旨在隔离并验证单​​个 DPAN 在并行负载下的性能特征。在备份和恢复测试中，我们在每台主机上使用了八个 Commvault 媒体网关虚拟机。由于 ESXi 的内存上限，额外的网关对备份吞吐量略有影响。然而，恢复性能却有了显著提升。

元件	配置
备份主机	3 台（HPE DL380 Gen11，ESXi 主机，配备 NVMe 存储，每台主机运行 48 个虚拟机，以及 8 个 Commvault 媒体网关）
Commvault 主机	1 台（HPE DL380 Gen 11）双路至强金牌 6430（共 64 核），512GB 内存，8TB 存储（Commvault 11.40.26）
数据保护加速器	1 台 (HPE 7720 DPA) 服务器，配备双路至强金牌 6538Y+ 处理器（共 64 个核心），1.5TB 内存，92TB NVMe 固态硬盘，200GbE 以太网卡
虚拟机	3 台备份主机上共有 144 台虚拟机（每台 190GB，总数据集为 27.36 TB）
存放	4 台服务器，每台服务器配备 8 个 HPE Alletra Storage MP X10000+（4 个 JBOF 配置），每个 JBOF 配备 2 个磁盘控制器
网络架构	200 GbE 网络架构（2 台 NVIDIA SN4600c Mellanox 交换机，每个 DPA 绑定 8 个 25GbE 端口）+ 2 台后端交换机（NVMeoF）（Aruba CX 8325）

这种单 DPAN 配置能够清晰地表征吞吐量和系统行为，展示每个 DPAN 对整体架构的贡献。

备份性能

通过三个备份服务器向单个 DPAN 供能，该系统演示了加速器节点如何消除目标作为性能瓶颈。

在此测试中，该环境在同时保护 144 台虚拟机的情况下，实现了 17.54 GB/s 的总备份吞吐量。完整的 27.36 TB 数据集仅用 26 分钟就完成了备份，有效备份速率约为每小时 63.1 TB，即每小时 0.063 PB。此时，吞吐量不再受限于 HPE Alletra MP X10000 对象存储层，而是受限于备份服务器和网络架构生成和维持并行流的能力。

如果将配置扩大到 30 个备份服务器连接到单个 DPAN，则预计总吞吐量将达到 175.38 GB/s，相当于每小时理论最大值约为 0.63 PB。

米制	成果
持续吞吐量	17.54 GB /秒
有效吞吐量	63.1 TB/小时
同时备份的虚拟机	144
总数据集	27.36 TB
全面备份窗口	26分钟
推算容量（30 台服务器，1 个数据处理能力）
总体吞吐量	175.38 GB /秒
理论最大值	0.63 PB/小时

*外推数据基于 3 x 10 ESXi 服务器、1 个 DPAN 配置的扩展估计。

恢复性能

恢复操作同样证明了 DPAN 消除了目标端的限制，性能现在受限于客户端基础架构。

在测试过程中，该环境在同时恢复 144 台虚拟机的情况下，保持了 4.90 GB/s 的聚合恢复吞吐量。仅用 93 分钟就恢复了 27.36 TB 的数据，相当于每小时约 17.64 TB 的有效恢复速率。这表明 DPAN 能够在大规模并行处理读取操作的同时，在高度并发的工作负载下保持稳定的吞吐量。

值得注意的是，Commvault 在数据迁移前需要大约一个小时的预恢复准备时间。这种编排开销会显著影响总恢复时间，并在报告的指标中有所体现。

在由 1 个 DPAN 保护的 30 台服务器的更大部署中，预计总吞吐量约为 49.03 GB/s，相当于每个加速器节点每小时约 0.18 PB 的持续读取能力。

米制	成果
持续吞吐量	4.90 GB /秒
有效吞吐量	17.64 TB/小时
虚拟机同时恢复	144
总数据集	27.36 TB
完全恢复窗口	93分钟
推算容量（30 台服务器，1 个数据处理能力）
总体吞吐量	49.03 GB /秒
每个 DPAN 持续读取能力	0.18 PB/小时

*外推数据基于 3 x 10 ESXi 服务器、1 个 DPAN 配置的扩展估计。

恢复性能分析表明，一旦部署了 DPAN，恢复速度将严重受限于客户端因素：网络容量、存储写入速度以及恢复目标的数据处理能力。DPA 可以提供远高于大多数客户端环境当前消耗的吞吐量。

突破单DPAN限制：“英雄配置”

为了确定单个 DPA 节点的性能上限，HPE 将配置从三台服务器的基准配置扩展到他们所谓的“英雄配置”：七台备份服务器保护 336 台虚拟机，总计约 65 TB。

 

七服务器英雄配置结果：
该系统在七台备份服务器上实现了 83.83 GB/s 的总吞吐量，同时保护着 336 台虚拟机。总共 65.38 TB 的数据集仅用了 13 分钟就完成了备份，有效备份速率约为 301.7 TB/小时，即 0.301 PB/小时。在这种并发水平下，该环境以高度并行化的数据摄取管道形式运行，其性能主要取决于客户端的可用计算能力、介质处理能力和网络带宽，而非目标端的限制。

米制	成果
持续吞吐量	83.83 GB /秒
有效吞吐量	0.301 PB/小时
同时备份的虚拟机	336
总数据集	65.38 TB
全面备份窗口	13分钟

此配置表明，即使备份服务器数量增加一倍以上，单个 DPAN 的性能也未达到极限。HPE 无法确定单个 DPA 的最大吞吐量限制，因为备份应用程序首先达到了其编排能力上限。此时的限制因素不再是目标存储系统，甚至也不是 DPA 本身，而是备份应用程序在此规模下管理作业调度、数据移动协调和元数据操作的能力。

经过验证的四节点测试显示，总摄取吞吐量约为 1.2 PB/小时，同时验证了活动节点间的线性扩展特性。该架构每个集群最多支持 10 个加速节点，运行速度达到每小时数 PB 级，并可根据配置扩展至 2.5 PB/小时以上。在我们的测试中，上游编排和网络基础设施在加速节点达到饱和之前就成为瓶颈，这凸显了该架构设计中蕴含的巨大扩展空间。

Oracle RMAN 数据库备份：直接存储备份与 DPAN 备份

为了展示 DPAN 对大规模数据库备份工作流程的影响，HPE 还使用 100TB 的 Oracle 数据库工作负载进行了对比测试。该测试直接比较了仅写入 X10000 存储阵列和利用 DPAN 架构时的备份性能。

测试配置：

下表详细列出了 Oracle 备份验证环境的测试配置。该配置旨在评估使用 NetBackup 11、HPE Alletra 存储平台和 DPAN 的大规模 Oracle RAC 保护能力。

元件	配置
NetBackup 介质服务器	3台HPE DL380 Gen10+服务器，NetBackup版本11.0.0.1
Oracle RAC 19c 集群	2 台 HPE DL380 Gen10+ 服务器（每台主机配备 4 条 32Gb 光纤通道卡）
源数组	单台 Alletra 6050（托管 Oracle 数据库）（每台主机 4 条 32GB 光纤通道）
备份目标	2 台 Alletra Storage MP X10000（3 节点配置，2+1 节点配置）+（2 个 JBOF 配置），每个 JBOF 配备 2 个磁盘控制器
数据保护加速器	单节点（DPAN 仅用于配置）
网络	单100GbE（HPE Aruba CX8325）
工作量	100TB Oracle 数据库

检测结果：
下表显示了在两种条件下执行的同一个 100TB Oracle 数据库完整备份的结果：

• 直接连接到 X10000（无 DPAN 的 S3 目标）
• 在数据路径中使用单个 DPAN 可加速备份

两种方案中，相同的 Oracle 工作负载和数据集均得到了保护。唯一的架构变化是在网络架构中引入了绑定 200GbE 的数据保护加速器节点 (DPAN)，从而可以进行直接的性能比较。

米制	直接连接到 X10K（不含 DPAN）	使用单个 DPAN 加速
持续吞吐量	6.46 GB /秒	11.57 GB /秒
有效吞吐量	23.3 TB/小时	41.7 TB/小时
全面备份窗口	完成。	完成。
数据库已备份	100TB	100TB

性能影响：

• 吞吐量提升 1.79 倍（11.57 GB/s 对比 6.46 GB/s）
• 备份窗口缩短 44%（2.4 小时对比 4.3 小时）

该测试验证了DPAN即使对于结构化数据库工作负载也能提供可衡量的加速，吞吐量几乎翻倍，备份窗口缩短一半。这一改进展示了加速节点如何在源环境和目标存储阵列中执行重复数据删除和压缩处理卸载，从而加快关键任务数据库系统的数据保护周期。

将绩效转化为实际成果

此次测试最重要的发现并非仅仅是吞吐量数据，而是瓶颈所在。在所有验证场景中，X10000 和数据保护加速器节点都打破了数十年来定义备份基础设施的传统目标端瓶颈。在三服务器验证中，数据摄取性能迅速转移到了上游的介质服务器编排和客户端数据生成限制。在七服务器配置中，即使吞吐量超过每小时 0.30 PB，DPAN 也未达到其最大值。此时的瓶颈在于备份应用程序大规模协调作业的能力。

恢复测试也遵循同样的模式。一旦 DPAN 消除了目标端的摩擦，恢复性能就取决于客户端的写入速度、网络带宽和编排开销。实际上，备份设备不再是瓶颈，而是周围的基础设施，这种转变意义重大。

传统的基于硬盘的备份系统架构围绕着数据着陆区、控制器瓶颈和恢复工作流程展开，其性能也经过优化以适应这些限制。相比之下，DPAN 和 X10000 的组合将主存储级别的数据摄取和恢复行为引入到备份工作流程中，从而改变了数据中心内部的设计压力点。

网络架构必须能够承受更高的并发性。媒体服务器必须协调更多的数据流。客户端系统必须以可能并非其设计速度所能承受的速度处理恢复流量。即使是受保护服务器上的 SSD 写入性能，在大规模恢复过程中也成为一个需要考虑的因素。

或许最重要的是，备份应用程序本身最初并非为这种吞吐量而设计的。正如测试所表明的那样，在 DPAN 或 X10000 达到饱和之前，编排开销就可能成为限制因素。这一现实凸显了整个行业面临的挑战：备份软件堆栈必须不断发展，才能充分利用现代存储的性能。

然而，HPE 将 DPAN 定位为一个专用的加速层，旨在弥合当前的性能差距。通过将重复数据删除、加密和高速数据传输卸载到专用计算节点，并将其与闪存原生对象后端相结合，HPE 创建了一个平台，将备份和恢复性能提升到了以往只有主存储系统才能达到的水平。

其结果并非渐进式改进，而是将压力重新分配到整个数据保护基础架构堆栈中。随着数据集的增长和恢复要求的提高，这种重新分配正是现代备份环境所需要的。

备份基础架构的新标准

HPE 数据保护加速节点 (DPAN) 代表了备份基础架构设计方式的一次结构性转变。DPAN 将 StoreOnce Catalyst 的源端重复数据删除功能与高速加密数据路径相结合，最终接入闪存原生 X10000 对象平台，从而创建了一个专用的加速层，将数据移动和缩减与存储持久性分离。这种清晰的架构正是其卓越性能的基石。

Catalyst 确保只有经过优化的数据才能通过网络并进入对象层。X10000 专注于在 NVMe 闪存上实现持久的并行对象放置。DPAN 则专注于计算密集型任务，例如数据去重和加密。每一层都各司其职，毫不妥协。最终构建的备份架构以吞吐量和并发性为核心，而非以数据隔离为核心。其意义不仅在于它当下的性能，更在于它为未来带来的变革。

现代基础设施正朝着更高的并发性、更密集的虚拟化、AI驱动的分析管道以及日益严格的恢复目标演进。这些环境以更高的速度生成更大的数据集，并在出现问题时需要更快的恢复速度。备份系统不能再作为缓慢的二级系统，默默地落后于生产环境的性能。它们必须与时俱进。

HPE 的 Alletra Storage MP X10000 搭载 DPAN，为未来的备份和恢复做好准备。它提供了一种可扩展的加速模型，与闪存原生基础架构的发展趋势和基于对象的存储策略相契合。随着企业对其主存储和计算堆栈进行现代化改造，DPAN 可确保数据保护层不会成为薄弱环节。

HPE 在该领域占据了决定性地位。凭借 X10000 和 DPAN，该公司打造了一个平台，将备份和恢复的性能提升到与主存储同等重要的水平。对于面临备份窗口缩短、数据量不断增长以及恢复目标日益苛刻的企业而言，这种架构既能带来立竿见影的性能提升，又能与企业基础设施发展趋势保持长期的一致性。

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