HPE Alletra Storage MP X10000 搭配資料保護加速器節點：實現無瓶頸備份

HPE 於 2024 年 11 月下旬推出了 Alletra Storage MP X10000 平台，這是首個旨在將現代工作負載統一到單一架構下的解耦式全快閃橫向擴展儲存系統。設計的核心是通用硬體基礎架構，完全由 GreenLake（原 HPE GreenLake）雲端平台管理，可提供高效能物件儲存、靈活擴充和整合式資料智慧服務。 2025 年 8 月，HPE 透過資料保護加速器節點 (DPAN) 擴展了該平台。 DPAN 將 StoreOnce Catalyst 與 X10000 的原生 S3 介面結合，為高速備份和快速復原作業建立了專用路徑。這些組件共同構成了我們在本報告中評估的資料保護解決方案。

關鍵要點

• 快閃記憶體優先的NVMe架構： X10000 提供全快閃、橫向擴充的物件存儲，為備份和復原工作流程帶來主儲存層級的效能。
• 每個DPAN每小時最高攝取量達300TB： 在測試中，單一 DPAN 的吞吐量最高可達 83.83 GB/s（300+ TB/小時），隨著節點數量的增加，吞吐量也按預期擴展。
• 瓶頸向上游轉移： DPAN 消除了目標端的限制，暴露了備份軟體編排、網路和用戶端寫入效能方面的限制。
• 催化劑驅動的資料縮減流程： 使用 StoreOnce Catalyst 進行來源端去重和壓縮，可降低網路負載，並將有效儲存容量提高至 60:1。
• 專為現代工作負載而設計： DPAN 和 X10000 架構為高並發環境、大型資料庫和 AI 規模的資料成長準備了備份基礎架構。

資料保護加速器節點的核心功能非常明確：它能夠以傳統備份硬體無法企及的速度，執行重複資料刪除、加密以及從備份軟體到 X10000 的資料遷移。 Catalyst 在此過程中發揮關鍵作用。 Catalyst 是 HPE 的資料縮減和資料遷移協議，可與多個企業級備份平台整合。它能夠在來源端識別重複資料段，並將乾淨的加密資料傳送到 DPAN。這降低了網路負載，使 X10000 能夠以極高的速度接收備份流。 HPE 公開宣稱，在 4 節點 DPAN 配置中，每小時的接收效能高達 1.2 PB，恢復速度比舊系統快 22 倍，資料縮減比例高達 60:1。這些資料有望顯著改善面臨備份視窗限制和恢復時間過長問題的組織的需求。

該平台最引人注目之處在於它與傳統資料保護基礎設施藍圖的顯著差異。傳統的備份硬體長期以來都基於硬碟 (HDD) 系統，而控制器瓶頸和資料復原週期限制了效能。 DPAN 和 X10000 方案徹底顛覆了這種模式。 HPE 沒有採用速度緩慢、以容量為導向的設計，而是提供了一個全快閃、可水平擴展的分析級儲存平台作為資料保護的基礎。這使得備份和復原效能與主儲存架構的回應速度達到了相同的水平。實際上，這改變了備份視窗的格局，更重要的是，它改變了現代備份基礎設施所能實現的復原時間軸。

X10000 運行著日誌結構化的、快閃記憶體優化的鍵值引擎，即使並發量增加也能保持可預測的延遲。它在整個叢集中使用 NVMe SSD，並透過解耦的共享模型連接節點，隨著硬體的增加，效能線性增長。資料保護加速器節點透過將 Catalyst 引擎與一條加密的高速資料路徑（透過 100 GbE）連接到 X10000，完善了整個架構。這種設計避免了傳統備份設備中常見的控制器瓶頸、資料恢復開銷和機械磁碟限制。最終，它更像是一個高效能的主儲存平台，而不僅僅是一個簡單的容量層。

當效能達到此範圍時，業務優勢顯而易見。更短的備份視窗可降低營運風險，並可在不增加硬體佔用空間的情況下保護更大的資料集。更快的恢復效能可減少停機時間，並在嚴格的復原時間目標 (RTO) 要求下提高系統彈性。資料縮減可降低有效儲存成本，並延長叢集的使用壽命，減少擴展需求。透過 GreenLake 實現的雲端管理也減輕了管理員的營運負擔，他們原本需要管理多個獨立的平台。綜上所述，這些優勢使配備 DPAN 的 X10000 成為現代化且可擴展的基礎架構，適用於那些已無法滿足傳統備份目標需求的組織。

為了進行這項分析，我們與 Commvault 合作，Commvault 是一家支援基於 Catalyst 工作流程的主要獨立軟體供應商 (ISV)。 Commvault 已整合來源端重複資料刪除和高速資料流功能，這與 HPE 建議的配置高度契合。 HPE 也支援其他企業級備份平台，因此本文所述的架構和效能特性也適用於更廣泛的資料保護合作夥伴生態系統。

建構高速資料保護引擎

在闡明了平台的高層架構之後，我們可以更詳細地了解 X10000 和資料保護加速器節點的建構方式以及它們如何協同工作。 X10000 提供了一個基於快閃記憶體的橫向擴展物件層，專為大規模並行處理而設計；而加速器節點則提供用於重複資料刪除、加密和高速資料傳輸的運算路徑。了解這些元件的建構方式、資料在它們之間的流動方式以及效能如何隨著節點數量的增加而提升，為效能測試結果提供了技術基礎。

資料保護加速器節點的實際應用功能

大規模部署後，資料保護加速器節點 (DPAN) 的行為不再像傳統的備份設備，而更像是高吞吐量的資料傳輸引擎。單一加速器節點每小時可處理約 300 TB 的備份資料。隨著節點數量的增加，效能呈現線性成長。四節點 DPAN 配置每小時最高可達 1.2 PB，為備份環境的擴展提供了清晰且可預測的更高吞吐量提昇路徑。

資料保護加速器節點的可擴展性是透過基於 HPE StoreOnce Gen5 平台的模組化設計實現的。每個資料保護加速器節點都是獨立的系統，整合了四個雙埠 25 GbE 網路卡（共八個 25 GbE 連接埠），透過 LACP 聚合成 200 GbE 邏輯網路路徑，以及八個採用 RAID 6 陣列的 SSD，為資料管理作業提供 92 TB 的可用快取。

備份資料擷取和處理分佈在各個節點上，隨著加速器節點的增加，效能和容量可以橫向擴展。該平台支援最多 10 個活動加速器節點（外加最多兩個可選的高可用性節點），能夠以線性方式提升總採集頻寬和有效備份容量，避免集中式瓶頸，並隨著備份需求的增長實現可預測的擴展。

規格	HPE Alletra Storage MP X10000 DPAN
節點配置
外形	2U
最小節點數	0
最大節點數	10 個活躍用戶（+2 個可選 HA 用戶）
儲存和快取
固態硬盤	8
可用快取（資料管理）	92結核病
每個節點的最大可用備份儲存空間	2 PB
每個節點的最大有效備份儲存容量	120 PB
網路 – 25 個千兆乙太網路端口	8

源端去重和資料縮減管道

此架構的一個顯著特點是依賴使用 HPE StoreOnce Catalyst 的線上來源端去重技術。去重在資料傳輸到加速器節點之前執行，採用精細的 4 KB 資料塊大小。這種方法最大限度地減少了網路資料傳輸，並最大限度地提高了空間利用率，尤其是在備份集冗餘度高的環境中。

移除重複資料段後，剩餘資料在傳輸前會被壓縮。這進一步降低了網路佔用率，並確保只有優化後的數據才能進入加速器管道。加速器節點不會在本地儲存備份有效載荷。相反，它會維護追蹤去重物件和恢復關係所需的元資料和目錄資訊。所有備份資料都透過其原生 S3 介面直接且持續地串流傳輸到 X10000。

這種設計避免了對復水階段、暫存盤或輔助著陸區的依賴。 X10000 接收經過去重、壓縮和加密的數據，這些數據可以有效率地寫入其基於快閃記憶體的物件記憶體。

安全、原生的 S3 儲存目標

使用原生 S3 作為儲存目標是系統彈性的關鍵。由於加速器節點透過 S3 直接寫入 X10000，因此該平台可以與現代備份軟體無縫集成，無需專有儲存協定或轉換層。資料經過加密和最佳化後到達，使 X10000 能夠專注於在 NVMe 快閃記憶體上進行持久的並行物件放置。

Catalyst 實際資料縮減率最高可達 60:1，顯著擴展了儲存容量並降低了擴展頻率。這種程度的縮減直接影響整體擁有成本，尤其對於長期保留的備份資料集而言，否則這些資料集將需要大量的原始容量。對於 Commvault 直接透過 S3 備份到 X10000 的情況，縮減率通常為 6:1 到 7:1。

支援最佳實踐資料保護模型

除了卓越的效能之外，該架構還與成熟的資料保護最佳實踐完美契合。該系統支援 3-2-1-1-0 副本模型，其中主資料儲存在生產儲存上，備份資料儲存在 X10000 上，並使用 HPE Cloud Bank Storage 將額外副本複製到公有雲儲存。 HPE 透過啟用快速快閃備份、安全的異地副本以及用於勒索軟體復原的不可變副本來實現對 3-2-1-1-0 模型的支援。這確保了系統能夠抵禦本地故障和全站中斷。

該設計自然支援「兩種不同媒體類型」原則，將主儲存與用於備份的快閃記憶體物件儲存分離，並以公有雲作為附加媒體。在雲端異地儲存一份副本，既能實現地理隔離，又能增強災難復原和勒索​​軟體防護策略，且不會增加運維複雜性。

備份軟體生態系統支持

資料保護加速器節點可與多個支援基於 Catalyst 工作流程的企業級備份平台整合。它完全支援 Commvault 和 Cohesity NetBackup，並且支援 Veeam，從而擴展了該平台在各種企業環境中的適用性。由於重複資料刪除和資料移動由加速器節點而非備份應用程式單獨處理，因此無論使用何種軟體層，這些整合都能提供一致的效能。

透過設計擴展備份效能

綜上所述，這些因素解釋了為什麼添加資料保護加速器節點能夠直接提升備份效能。每個節點都會為特定的 X10000 叢集貢獻額外的運算能力、網路頻寬和重複資料刪除吞吐量。不存在共享的全域加速器池，集群之間也不存在隱藏的爭用。擴展是明確的、本地化的，並且是可預測的。

DPAN 的實際應用程式（3 台伺服器備份與復原驗證）

資料保護加速節點從根本上改變了備份和復原工作流程的效能格局。實施加速節點的組織通常會發現，吞吐量不再受限於目標儲存子系統，而是受到上游元件的限制：備份應用程式的編排開銷、來源伺服器容量或網路基礎架構。這與主儲存向 NVMe 快閃記憶體過渡後暴露傳統網路架構瓶頸的情況類似。

這項驗證工作重點在於描述企業工作負載下 DPAN 的真實行為，尤其著重於了解當備份目標不再是限制因素時，效能邊界在哪裡發生變化。

測試配置

對於三伺服器配置，我們採用了針對性的測試設計，旨在隔離並驗證單一 DPAN 在平行負載下的效能特性。在備份和復原測試中，我們在每台主機上使用了八個 Commvault 媒體閘道虛擬機器。由於 ESXi 的記憶體上限，額外的網關對備份吞吐量略有影響。然而，恢復性能卻有了顯著提升。

元件	型號
備份主機	3 台（HPE DL380 Gen11，ESXi 主機，配備 NVMe 存儲，每台主機運行 48 個虛擬機，以及 8 個 Commvault 媒體網關）
Commvault 主機	1 台（HPE DL380 Gen 11）雙路至強金牌 6430（共 64 核），512GB 內存，8TB 存儲（Commvault 11.40.26）
資料保護加速器	1 台 (HPE 7720 DPA) 伺服器，配備雙路至強金牌 6538Y+ 處理器（共 64 個核心），1.5TB 內存，92TB NVMe 固態硬碟，200GbE 乙太網路卡
虛擬機	3 台備份主機上共有 144 台虛擬機器（每台 190GB，總資料集為 27.36 TB）
儲存	4 台伺服器，每台伺服器配備 8 個 HPE Alletra Storage MP X10000+（4 個 JBOF 配置），每個 JBOF 配備 2 個磁碟控制器
網路架構	200 GbE 網路架構（2 台 NVIDIA SN4600c Mellanox 交換機，每個 DPA 綁定 8 個 25GbE 連接埠）+ 2 台後端交換器（NVMeoF）（Aruba CX 8325）

這種單 DPAN 配置能夠清晰地表徵吞吐量和系統行為，並展示每個 DPAN 對整體架構的貢獻。

備份效能

透過三個備份伺服器向單一 DPAN 供能，該系統演示了加速器節點如何消除目標作為效能瓶頸。

在此測試中，該環境在同時保護 144 台虛擬機器的情況下，實現了 17.54 GB/s 的總備份吞吐量。完整的 27.36 TB 資料集僅用 26 分鐘就完成了備份，有效備份速率約為每小時 63.1 TB，即每小時 0.063 PB。此時，吞吐量不再受限於 HPE Alletra MP X10000 物件儲存層，而是受限於備份伺服器和網路架構產生和維持平行流的能力。

如果將設定擴大到 30 個備份伺服器連接到單一 DPAN，則預計總吞吐量將達到 175.38 GB/s，相當於每小時理論最大值約為 0.63 PB。

公制	結果
持續吞吐量	17.54 GB / s
有效吞吐量	63.1 TB/小時
同時備份的虛擬機	144
總數據集	27.36結核病
全面備份視窗	26分鐘
推算容量（30 台伺服器，1 DPA）
聚合吞吐量	175.38 GB / s
理論最大值	0.63 PB/小時

*外推資料基於 3 x 10 ESXi 伺服器、1 個 DPAN 配置的擴展估計。

恢復效能

恢復操作同樣證明了 DPAN 消除了目標端的限制，效能現在受限於客戶端基礎架構。

在測試過程中，該環境在同時恢復 144 台虛擬機器的情況下，保持了 4.90 GB/s 的聚合恢復吞吐量。僅用 93 分鐘就恢復了 27.36 TB 的數據，相當於每小時約 17.64 TB 的有效恢復速率。這表明 DPAN 能夠在大規模並行處理讀取操作的同時，在高度並發的工作負載下保持穩定的吞吐量。

值得注意的是，Commvault 在資料遷移之前需要大約一個小時的預先恢復準備時間。這種編排開銷會顯著影響總恢復時間，並反映在報告的指標中。

在由 1 個 DPAN 保護的 30 台伺服器的更大部署中，預計總吞吐量約為 49.03 GB/s，相當於每個加速器節點每小時約 0.18 PB 的持續讀取能力。

公制	結果
持續吞吐量	4.90 GB / s
有效吞吐量	17.64 TB/小時
虛擬機器同時恢復	144
總數據集	27.36結核病
完全恢復視窗	93分鐘
推算容量（30 台伺服器，1 DPA）
聚合吞吐量	49.03 GB / s
每個 DPAN 持續讀取能力	0.18 PB/小時

*外推資料基於 3 x 10 ESXi 伺服器、1 個 DPAN 配置的擴展估計。

復原效能分析表明，一旦部署了 DPAN，復原速度將嚴重受限於客戶端因素：網路容量、儲存寫入速度以及復原目標的資料處理能力。 DPA 可以提供遠高於大多數客戶端環境目前消耗的吞吐量。

突破單DPAN限制：“英雄配置”

為了確定單一 DPA 節點的效能上限，HPE 將配置從三台伺服器的基準配置擴展到他們所謂的「英雄配置」：七台備份伺服器保護 336 台虛擬機，總計約 65 TB。

 

七伺服器英雄配置結果：
該系統在七台備份伺服器上實現了 83.83 GB/s 的總吞吐量，同時保護 336 台虛擬機器。總共 65.38 TB 的資料集僅花了 13 分鐘就完成了備份，有效備份速率約為 301.7 TB/小時，即 0.301 PB/小時。在這種並發水平下，該環境以高度並行化的資料攝取管道形式運行，其性能主要取決於客戶端的可用運算能力、介質處理能力和網路頻寬，而非目標端的限制。

公制	結果
持續吞吐量	83.83 GB / s
有效吞吐量	0.301 PB/小時
同時備份的虛擬機	336
總數據集	65.38結核病
全面備份視窗	13分鐘

此配置表明，即使備份伺服器數量增加一倍以上，單一 DPAN 的效能也未達到極限。 HPE 無法確定單一 DPA 的最大吞吐量限制，因為備份應用程式首先達到了其編排能力上限。此時的限制因素不再是目標儲存系統，甚至不是 DPA 本身，而是備份應用程式在此規模下管理作業調度、資料移動協調和元資料操作的能力。

經過驗證的四節點測試顯示，總攝取吞吐量約為 1.2 PB/小時，同時驗證了活動節點間的線性擴展特性。此架構每個叢集最多支援 10 個加速節點，運行速度達到每小時數 PB 級，並可依配置擴展至 2.5 PB/小時以上。在我們的測試中，上游編排和網路基礎架構在加速節點達到飽和之前就成為瓶頸，這凸顯了該架構設計中蘊含的巨大擴展空間。

Oracle RMAN 資料庫備份：直接儲存備份與 DPAN 備份

為了展示 DPAN 對大規模資料庫備份工作流程的影響，HPE 也使用 100TB 的 Oracle 資料庫工作負載進行了比較測試。此測試直接比較了僅寫入 X10000 儲存陣列和利用 DPAN 架構兩種情況下的備份效能。

測試配置：

下表詳細列出了 Oracle 備份驗證環境的測試配置。此配置旨在評估使用 NetBackup 11、HPE Alletra 儲存平台和 DPAN 的大規模 Oracle RAC 保護能力。

元件	型號
NetBackup 媒體伺服器	3台HPE DL380 Gen10+伺服器，NetBackup版本11.0.0.1
Oracle RAC 19c 集群	2 台 HPE DL380 Gen10+ 伺服器（每台主機配備 4 條 32Gb 光纖通道卡）
來源數組	單一 Alletra 6050（託管 Oracle 資料庫）（每台主機 4 個 32GB 光纖通道）
備份目標	2 台 Alletra Storage MP X10000（3 節點配置，2+1 節點配置）+（2 個 JBOF 配置），每個 JBOF 配備 2 個磁碟控制器
資料保護加速器	單節點（DPAN 僅用於設定）
網絡	單100GbE（HPE Aruba CX8325）
工作量	100TB Oracle 資料庫

檢測結果：
下表顯示了在兩種條件下執行的同一個 100TB Oracle 資料庫完整備份的結果：

• 直接連接到 X10000（無 DPAN 的 S3 目標）
• 在資料路徑中使用單一 DPAN 可加速備份

兩種方案中，相同的 Oracle 工作負載和資料集均受到了保護。唯一的架構變化是在網路架構中引入了綁定 200GbE 的資料保護加速器節點 (DPAN)，從而可以進行直接的效能比較。

公制	直接連接到 X10K（不含 DPAN）	使用單一 DPAN 加速
持續吞吐量	6.46 GB / s	11.57 GB / s
有效吞吐量	23.3 TB/小時	41.7 TB/小時
全面備份視窗
資料庫已備份	100TB	100TB

性能影響：

• 吞吐量提升 1.79 倍（11.57 GB/s 對比 6.46 GB/s）
• 備份視窗縮短 44%（2.4 小時對比 4.3 小時）

該測試驗證了DPAN即使對於結構化資料庫工作負載也能提供可衡量的加速，吞吐量幾乎翻倍，備份視窗縮短一半。這項改進展示了加速節點如何在來源環境和目標儲存陣列中執行重複資料刪除和壓縮處理卸載，從而加快關鍵任務資料庫系統的資料保護週期。

將績效轉化為實際成果

這項測試最重要的發現並非僅僅是吞吐量數據，而是瓶頸所在。在所有驗證場景中，X10000 和資料保護加速器節點都打破了數十年來定義備份基礎設施的傳統目標端瓶頸。在三伺服器驗證中，資料攝取效能迅速轉移到了上游的媒體伺服器編排和用戶端資料產生限制。在七伺服器組態中，即使吞吐量超過每小時 0.30 PB，DPAN 也未達到其最大值。此時的瓶頸在於備份應用程式大規模協調作業的能力。

恢復測試也遵循同樣的模式。一旦 DPAN 消除了目標端的摩擦，恢復效能就取決於客戶端的寫入速度、網路頻寬和編排開銷。實際上，備份設備不再是瓶頸，而是周圍的基礎設施，這種轉變意義重大。

傳統的硬碟為基礎的備份系統架構圍繞著資料著陸區、控制器瓶頸和復原工作流程展開，其效能也經過最佳化以適應這些限制。相較之下，DPAN 和 X10000 的組合將主儲存層級的資料攝取和復原行為引入備份工作流程中，從而改變了資料中心內部的設計壓力點。

網路架構必須能夠承受更高的並發性。媒體伺服器必須協調更多的資料流。客戶端系統必須以可能並非其設計速度所能承受的速度處理恢復流量。即使是受保護伺服器上的 SSD 寫入效能，在大規模復原過程中也成為一個需要考慮的因素。

或許最重要的是，備份應用程式本身最初並非為這種吞吐量而設計的。正如測試所表明的那樣，在 DPAN 或 X10000 達到飽和之前，編排開銷就可能成為限制因素。這個現實凸顯了整個產業面臨的挑戰：備份軟體堆疊必須不斷發展，才能充分利用現代儲存的效能。

然而，HPE 將 DPAN 定位為專用的加速層，旨在彌補當前的效能差距。透過將重複資料刪除、加密和高速資料傳輸卸載到專用運算節點，並將其與快閃記憶體原生物件後端結合，HPE 創建了一個平台，將備份和復原效能提升到了以往只有主儲存系統才能達到的水平。

其結果並非漸進式改進，而是將壓力重新分配到整個資料保護基礎架構堆疊中。隨著資料集的成長和復原要求的提高，這種重新分配正是現代備份環境所需要的。

備份基礎架構的新標準

HPE 資料保護加速節點 (DPAN) 代表了備份基礎架構設計方式的結構性轉變。 DPAN 將 StoreOnce Catalyst 的來源端重複資料刪除功能與高速加密資料路徑結合，最終接入快閃記憶體原生 X10000 物件平台，從而創建了一個專用的加速層，將資料移動和縮減與儲存持久性分離。這種清晰的架構正是其卓越效能的基石。

Catalyst 確保只有經過最佳化的資料才能通過網路並進入物件層。 X10000 專注於在 NVMe 快閃記憶體上實現持久的平行物件放置。 DPAN 則專注於運算密集型任務，例如資料去重和加密。每一層都各司其職，毫不妥協。最終建構的備份架構以吞吐量和並發性為核心，而非以資料隔離為核心。其意義不僅在於它當下的性能，更在於它為未來帶來的改變。

現代基礎設施正朝著更高的並發性、更密集的虛擬化、AI驅動的分析管道以及日益嚴格的復原目標演進。這些環境以更高的速度產生更大的資料集，並在出現問題時需要更快的復原速度。備份系統不能再作為緩慢的二級系統，默默地落後於生產環境的效能。它們必須與時俱進。

HPE 的 Alletra Storage MP X10000 搭載 DPAN，為未來的備援和復原做好準備。它提供了一種可擴展的加速模型，與快閃記憶體原生基礎架構的發展趨勢和基於物件的儲存策略相契合。隨著企業對其主儲存和運算堆疊進行現代化改造，DPAN 可確保資料保護層不會成為薄弱環節。

HPE 在該領域佔據了決定性地位。憑藉 X10000 和 DPAN，該公司打造了一個平台，將備份和復原的效能提升到與主儲存同等重要的水平。對於面臨備份視窗縮短、資料量不斷增長以及恢復目標日益苛刻的企業而言，這種架構既能帶來即時的效能提升，又能與企業基礎設施發展趨勢保持長期的一致性。

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