基于文件存儲(chǔ)將大行其道

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近年來，由于創(chuàng)建、存儲(chǔ)和訪問信息的方式出現(xiàn)了新的變化，用戶對(duì)存儲(chǔ)的需求也隨之變化。據(jù)統(tǒng)計(jì)，非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)目前已經(jīng)占了總存儲(chǔ)容量的50%以上，預(yù)計(jì)增長(zhǎng)勢(shì)頭會(huì)繼續(xù)超過結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)。在這種不斷變化的形勢(shì)下，存儲(chǔ)管理人員面臨的挑戰(zhàn)是讓存儲(chǔ)資源能滿足數(shù)據(jù)和生成數(shù)據(jù)的應(yīng)用程序的需求，而建立一種動(dòng)態(tài)的存儲(chǔ)環(huán)境是最終要實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)。

基于文件的數(shù)據(jù)需要基于文件的存儲(chǔ)系統(tǒng)，這可能表現(xiàn)為多種形式：文件服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)附加存儲(chǔ)（NAS）、NAS設(shè)備，或者使用文件虛擬化形成的組合體。管理人員在決定采用哪種形式、部署哪種解決方案之前，必須確認(rèn)其環(huán)境中的使用場(chǎng)合及相關(guān)需求。

以下是基于文件的存儲(chǔ)系統(tǒng)最常見的使用場(chǎng)合，它們對(duì)性能、存儲(chǔ)、訪問、安全和容量都有獨(dú)特的要求。

針對(duì)虛擬服務(wù)器的存儲(chǔ)

早在金融危機(jī)之前，企業(yè)就在想方設(shè)法減少浪費(fèi)，如提高資源利用率、簡(jiǎn)化管理、面向不斷變化的市場(chǎng)提高響應(yīng)能力等。在許多環(huán)境下，系統(tǒng)的處理能力常常大于應(yīng)用程序的需求，而為了減少這種浪費(fèi)，許多企業(yè)采用服務(wù)器虛擬化，以此優(yōu)化現(xiàn)有的資源。部署虛擬化不僅提高了設(shè)備利用率，還提高了環(huán)境的靈活性和響應(yīng)能力，為系統(tǒng)和應(yīng)用程序的恢復(fù)帶來了新的選擇。在這種新環(huán)境下，存儲(chǔ)系統(tǒng)不得不具有更強(qiáng)的響應(yīng)能力和靈活性。

在虛擬服務(wù)器環(huán)境下，存儲(chǔ)面臨的主要挑戰(zhàn)是能否配置適當(dāng)?shù)拇鎯?chǔ)容量，有效管理存儲(chǔ)，以滿足未來對(duì)容量增長(zhǎng)、性能和可用性等的需要，并且在保護(hù)數(shù)據(jù)時(shí)符合應(yīng)用程序的要求。

在部署虛擬化技術(shù)時(shí)，每個(gè)虛擬機(jī)都有自己的文件。該文件可能含有虛擬機(jī)鏡像和數(shù)據(jù)，或只含數(shù)據(jù)。隨著虛擬機(jī)數(shù)量的不斷增加，管理支持這些虛擬機(jī)的存儲(chǔ)系統(tǒng)變得更復(fù)雜了。邏輯單元號(hào)（LUN）管理、基于性能和遷移考慮的虛擬機(jī)放置、容量管理、甚至故障排除都變得費(fèi)時(shí)又復(fù)雜。

許多企業(yè)已發(fā)現(xiàn)在基于文件的存儲(chǔ)系統(tǒng)上部署虛擬化技術(shù)可以消除與存儲(chǔ)有關(guān)的許多復(fù)雜問題?，F(xiàn)在，無論是虛擬機(jī)鏡像還是數(shù)據(jù)，每個(gè)文件都可以單獨(dú)管理。使用橫向擴(kuò)展（Scale-out）或向上擴(kuò)展（Scale-up）的基于文件的存儲(chǔ)系統(tǒng)，以進(jìn)一步增強(qiáng)系統(tǒng)在一些方面的能力，包括及時(shí)配置存儲(chǔ)容量、提高資源利用率、提供適當(dāng)?shù)男阅芤约案咚降臄?shù)據(jù)和系統(tǒng)可用性。

如今，不是所有虛擬化平臺(tái)都能基于NFS或CIFS運(yùn)行，有些平臺(tái)只能在基于塊的存儲(chǔ)系統(tǒng)上運(yùn)行。在這種情況下，為了方便虛擬機(jī)遷移，獲得高可用性，可能需要在服務(wù)器集群上部署集群文件系統(tǒng)。

文件服務(wù)

為了在管理方面獲得規(guī)模經(jīng)濟(jì)效應(yīng)，并提高資源利用率，許多企業(yè)針對(duì)文件和打印服務(wù)以及整個(gè)網(wǎng)絡(luò)共享開展了合并項(xiàng)目。此舉旨在簡(jiǎn)化存儲(chǔ)管理，更智能化地管理數(shù)據(jù)，并且提供增值服務(wù)，如及時(shí)歸檔、數(shù)據(jù)保護(hù)和安全性。這類合并項(xiàng)目的一些關(guān)鍵要求包括：使用管理工具，讓管理員在不必增加人手的情況下，能夠管理日益增長(zhǎng)的數(shù)據(jù)和存儲(chǔ)系統(tǒng)；及時(shí)準(zhǔn)確地配置及回收存儲(chǔ)容量；無縫實(shí)時(shí)地更新和升級(jí)；根據(jù)需要，靈活地增加容量、提升性能。這些要視企業(yè)的需求而定，可通過以下方式來做到這一點(diǎn)：

● 部署文件虛擬化。文件虛擬化技術(shù)可以將現(xiàn)有的基于文件的存儲(chǔ)設(shè)備合并到單一命名空間，允許后端存儲(chǔ)獨(dú)立于目錄和文件夾結(jié)構(gòu)進(jìn)行管理。文件虛擬化還能在不必遷移用戶的情況下添加容量，容量可能來自文件虛擬化系統(tǒng)抽象出來的任何存儲(chǔ)設(shè)備。

●部署向上擴(kuò)展（Scale-up）系統(tǒng)。該系統(tǒng)可滿足理論上無限的存儲(chǔ)容量，并支持?jǐn)?shù)量眾多的文件。這通常是高可用性配置中的一臺(tái)服務(wù)器或雙服務(wù)器，后端則使用基于塊的存儲(chǔ)。一些系統(tǒng)可能支持多種存儲(chǔ)系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)分層存儲(chǔ)。要部署這種系統(tǒng)，就需要更換現(xiàn)有環(huán)境中的一切設(shè)備。向上擴(kuò)展的系統(tǒng)還依賴服務(wù)器的性能配置，只有當(dāng)系統(tǒng)中處理器的處理能力擴(kuò)增后，這種系統(tǒng)才能擴(kuò)展。

●部署橫向擴(kuò)展（Scale-out）系統(tǒng)。這種系統(tǒng)可能是由多個(gè)節(jié)點(diǎn)組成的集群NAS，它們共同提供了一個(gè)全局文件系統(tǒng)命名空間，以便根據(jù)需要擴(kuò)展容量和性能。部署Scale-out系統(tǒng)還有一種方式，那就是在現(xiàn)有的文件服務(wù)器上部署分布式文件系統(tǒng)。分布式文件系統(tǒng)充當(dāng)抽象層，可根據(jù)需要添加容量。

數(shù)據(jù)保護(hù)

傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)保護(hù)系統(tǒng)和最佳實(shí)踐要求數(shù)據(jù)應(yīng)從生產(chǎn)系統(tǒng)復(fù)制到二級(jí)系統(tǒng)，那樣就算生產(chǎn)系統(tǒng)發(fā)生故障，數(shù)據(jù)還有另一個(gè)副本。復(fù)制數(shù)據(jù)的方法已存在了很長(zhǎng)時(shí)間，不過多年來，用于存儲(chǔ)二級(jí)副本的介質(zhì)在不斷變化。數(shù)據(jù)保護(hù)模式要求每天都要進(jìn)行增量備份，并定期進(jìn)行全備份。久而久之，這種方法會(huì)帶來同一數(shù)據(jù)的多個(gè)副本，這消耗了容量和帶寬，降低了性能。目前，一些數(shù)據(jù)保護(hù)軟件已變得更智能化，可在塊一級(jí)復(fù)制只發(fā)生變化的那部分?jǐn)?shù)據(jù)，從而減少寫入到二級(jí)介質(zhì)上的數(shù)據(jù)量。另一些數(shù)據(jù)保護(hù)軟件能夠針對(duì)二級(jí)存儲(chǔ)系統(tǒng)采用容量?jī)?yōu)化技術(shù)，比如單實(shí)例存儲(chǔ)、壓縮和重復(fù)數(shù)據(jù)刪除，從而解決冗余問題。

使用基于文件的存儲(chǔ)用于數(shù)據(jù)保護(hù)越來越流行，這主要有兩個(gè)原因。首先，這種存儲(chǔ)易于部署，使用標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，支持原生復(fù)制功能，還可與眾多驅(qū)動(dòng)器技術(shù)配合使用。其次，它解決了企業(yè)使用基于塊的存儲(chǔ)系統(tǒng)時(shí)面臨的一些主要難題，像存儲(chǔ)資源的利用、跨介質(zhì)服務(wù)器資源共享、及時(shí)為介質(zhì)服務(wù)器配置存儲(chǔ)容量等。

歸檔和內(nèi)容存儲(chǔ)

歸檔是基于文件的存儲(chǔ)最自然和常用的使用場(chǎng)合。數(shù)據(jù)歸檔一般是為了滿足法規(guī)遵從的需求，同時(shí)為了支持業(yè)務(wù)計(jì)劃，并為客戶和合作伙伴提供支持。由于這些數(shù)據(jù)有許多是非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，而基于文件的系統(tǒng)是很好的解決方案，基于文件的系統(tǒng)具有經(jīng)濟(jì)高效、持續(xù)性、無縫擴(kuò)展性和易用性等特點(diǎn)。

高性能計(jì)算

這是橫向擴(kuò)展和向上擴(kuò)展的基于文件系統(tǒng)的傳統(tǒng)使用場(chǎng)合。大多數(shù)高性能計(jì)算（HPC）用戶對(duì)性能都有要求，這意味著系統(tǒng)必須隨著應(yīng)用程序的需求進(jìn)行擴(kuò)展。不過，通常不是所有數(shù)據(jù)都在同一時(shí)間被處理，所以，許多HPC用戶能夠得益于擁有動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)分層功能的系統(tǒng)。有了動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)分層功能，系統(tǒng)就能根據(jù)性能特征，跨不同的存儲(chǔ)層轉(zhuǎn)移數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)可從高性能的磁盤介質(zhì)轉(zhuǎn)移到低性能的磁盤介質(zhì)，也可以反過來，這個(gè)過程對(duì)應(yīng)用程序和用戶來說是透明的。

一些橫向擴(kuò)展和向上擴(kuò)展的基于文件的存儲(chǔ)系統(tǒng)配備智能分層、容量?jī)?yōu)化、自動(dòng)精簡(jiǎn)配置、基于知識(shí)的數(shù)據(jù)管理和標(biāo)準(zhǔn)組件，這些技術(shù)為滿足上面討論的幾種主要使用場(chǎng)合的需求提供了一條途徑，根據(jù)解決方案及其架構(gòu)的不同，有些解決方案對(duì)特定的使用場(chǎng)合來說更合適。

如果存儲(chǔ)需求是不斷變化的，那么滿足需求的環(huán)境也應(yīng)不斷變化。無論資源部署在企業(yè)內(nèi)部，還是由服務(wù)提供商提供，關(guān)鍵是在需要時(shí)能以所需的形式得到這些資源。

想選擇一款合適的解決方案，關(guān)鍵是要明白對(duì)自己企業(yè)來說什么最重要。不同的解決方案在復(fù)雜性、性能、可擴(kuò)展性和支持服務(wù)等方面各有不同。

鏈接一：橫向擴(kuò)展NAS與向上擴(kuò)展NAS

橫向擴(kuò)展（Scale-out）是指能夠通過為集群增加節(jié)點(diǎn)來擴(kuò)展基于文件的系統(tǒng)，這跟快餐店通過增加收銀員數(shù)量來增強(qiáng)接單能力一樣。Scale-out NAS其命名空間通常涵蓋多個(gè)節(jié)點(diǎn)，允許通過命名空間中的任何一個(gè)節(jié)點(diǎn)來訪問數(shù)據(jù)。

向上擴(kuò)展（Scale-up）是指通過把現(xiàn)有硬件換成更快的組件來擴(kuò)展基于文件的系統(tǒng)，這跟快餐店通過把現(xiàn)有的那位收銀員換成手腳更快的收銀員和更快的收銀機(jī)來增強(qiáng)接單能力一樣。命名空間通常涵蓋一個(gè)節(jié)點(diǎn)，或涵蓋能形成集群的兩個(gè)節(jié)點(diǎn)。

鏈接二：基于文件的存儲(chǔ)與“云”

文章中討論的購置存儲(chǔ)系統(tǒng)的使用場(chǎng)合主要有兩種方式，一是為了供內(nèi)部使用而購買（私有云存儲(chǔ)），二是將存儲(chǔ)作為服務(wù)向提供商訂購（公共云存儲(chǔ)）。

在公共云情況下，存儲(chǔ)資源根據(jù)容量和合同中約定的服務(wù)級(jí)別來付費(fèi)。物理存儲(chǔ)資源放在提供商管理的數(shù)據(jù)中心中，由用戶通過網(wǎng)絡(luò)來訪問。一些提供商在數(shù)據(jù)中心里部署了通向云的網(wǎng)關(guān)，比如允許應(yīng)用程序通過NFS或CIFS等標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議來訪問云的NAS網(wǎng)關(guān)。一些提供商允許借助NFS或CIFS，通過網(wǎng)絡(luò)來訪問；另一些使用專有協(xié)議，允許用戶連接到自己的資源。這些情況下的存儲(chǔ)還可以作為應(yīng)用程序的一部分來提供。一個(gè)例子就是數(shù)據(jù)保護(hù)、復(fù)制或歸檔，在這些情況下，軟件用來將數(shù)據(jù)從企業(yè)轉(zhuǎn)移到云端。

私有存儲(chǔ)云要復(fù)雜一些。如果云提供商所提供的存儲(chǔ)容量每GB成本低于內(nèi)部配置架構(gòu)，那是由于規(guī)模效應(yīng)，因此，提供商能更有效地部署、配置及管理存儲(chǔ)容量。但較低的購置和運(yùn)營(yíng)成本也是每家企業(yè)都需要的，現(xiàn)在假設(shè)企業(yè)同樣能在內(nèi)部獲得規(guī)模效應(yīng)，這意味著部署的存儲(chǔ)容量可以根據(jù)業(yè)務(wù)部門的需要來按需配置。在這種情況下，IT部門成了業(yè)務(wù)部門的服務(wù)提供商。從某種意義上來說，IT部門就是私有存儲(chǔ)云供應(yīng)商。

現(xiàn)在的問題是，企業(yè)的存儲(chǔ)管理人員如何能獲得這些成效。答案是并非易事。私有存儲(chǔ)云可能基于文件，也可能基于塊，但占用大部分存儲(chǔ)資源的是文件，而生成這些文件的應(yīng)用程序和用戶有不一樣的需求。在理想情況下，最好是采用針對(duì)所有使用場(chǎng)合而設(shè)計(jì)，并滿足性能、安全、容量和訪問等方面要求的基于文件的存儲(chǔ)解決方案，這將是最終的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)中心，但從現(xiàn)今的市場(chǎng)看，做到這些并不容易。

另一種方法是為盡可能多的使用場(chǎng)合部署盡可能少的存儲(chǔ)解決方案，其存儲(chǔ)系統(tǒng)具有下列特性和功能：

●無縫可擴(kuò)展性，能夠增加容量及提升性能，停機(jī)時(shí)間為零；

●100%的可用性，即一直可用，包括計(jì)劃維護(hù)期間；

●最優(yōu)化的容量利用率；

●可管理性，讓盡可能少的管理員能夠支持越來越多的存儲(chǔ)容量；

●節(jié)能技術(shù)，比如高密度、低功耗、智能化的冷卻設(shè)計(jì)可降低運(yùn)營(yíng)成本；

●互操作性，標(biāo)準(zhǔn)組件和協(xié)議便于及時(shí)升級(jí)和采用下一代技術(shù)。