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      數據存儲集群全面分析
      時間:2012-07-06 09:29  來源:飛客數據恢復   作者:飛客數據恢復工程師
      作為一項已被廣泛使用的技術,集群可提供按比例增加的服務器或存儲資源的性能、容量、可靠性及可用性,突破了單機設備的種種限制。傳統的存儲系統由于受到其物理組成(如:磁盤驅動器的數量,所連接服務器的數量,內存大小和控制器性能)的限制,會造成很多功能上的局限(如:支持文件系統的數量,快照或復制的數量等)。一旦遇到存儲系統的瓶頸,就會不斷地促使用戶升級到更大的存儲系統和添加更多的管理工具。

      普通集群中可調整的特性包括:
      性能(帶寬、IOPS——每秒輸入輸出次數——等)可提高到滿足大型順序讀或寫操作,或者是對時間敏感(Time-sensitive)的隨機讀寫面向事務型(transaction-oriented)處理。
      可用性——消除單點故障,透明的故障轉移(Failover)或自我修復(Self-healing)能力。
      存儲容量和服務的連接訪問(FC、以太網和InfiniBand接口)。
      可訪問性(Accessibility)——包含塊級(iSCSI、FC和InfiniBand)或NAS(NFS、CIFS或其它私有文件系統)和數據共享。
      基于開放或私有的硬件和軟件,使用緊密或松散的互聯技術來實現完全不共享、部分共享或完全共享架構(Sharednothing,sharedsomethingorsharedeverythingarchitectures)。
      通過下表,我們看到了很多不同類型的集群存儲方案,其中包括集群和并行文件系統、集群文件服務器、集群NAS、集群iSCSI和FC存儲等。大多數的集群實現方式都滿足了容量和可用性的需求。一些集群存儲方案也支持通過控制吞吐量和I/O操作的方式來對性能進行調整,以達到簡化使用和管理的目的。
      集群存儲的眾多特征和例子

      存儲 塊級集群(SANFC/iSCSI) 文件級集群(NAS) 集群和并行文件系統
      訪問 iSCSI或FCP NFS,CIFS NFS,CIFS,HTTP或其他
      特征 性能、容量或可用性可以升級 虛擬NAS服務器,性能可升級 基于主機軟件或應用
      適用環境 微軟Exchange、SQL和其它基于敏感塊的應用 普通的文件共享和相關的應用需求 可能需要專門的軟件或合適的硬件,適用于對帶寬需求大的應用

      對于集群存儲產品的實際能力的評估,主要通過其容量及性能伸縮的能力,可訪問性(Accessibility,塊或文件級)、可用性和使用的難易程度的幾方面來考核。集群存儲并非就是那些高不可攀的、聯合HPC(Highperformancecomputing,高性能計算)環境一起使用的大型順序帶寬(Sequentialbandwidth)或并行文件系統的代名詞。多用途的集群存儲支持傳統的商業應用,如電子郵件、數據庫和在線事務處理(OLTP)等。

      任何等級的不同應用和環境都能從靈活的集群存儲系統所提供的可伸縮性(包括性能、容量、可用性和模塊性)和虛擬化特性中受益。例如,中小企業環境最初可以部署一個小型的多節點存儲系統來滿足專門的應用需求,而后隨著企業的成長而不斷增加系統的性能、容量和功能。

      滿足不同應用性能和服務的需求
      消除單點故障對于增強數據可用性、可達性和可靠性是非常重要的。集群方案可以有效防止單點故障的發生,其N+1冗余特性,以及部件的熱插拔特性和自我診斷能力可保證在錯誤造成麻煩前就將其發現、隔離并排除。

      還有一種具有N+1冗余架構的存儲系統一直處于灰色地帶,人們對其是否屬于集群還存在爭議。在N+1冗余架構模式中,存在兩個或更多個(N個)主要I/O節點或控制器,也就是所謂的NAS頭,和備用或故障轉移節點。例如EMC的CelerraNSX和PillarAxiom。是廠商的命名體系才使得這種N+1模式顯得十分混亂,如將包含有雙控制器的RAID陣列或雙NAS頭的方案稱作提高可用性的集群。

      一個集群就是一個Grid(網格)嗎?這取決于你對Grid的定義。你把Grid看作是一項服務、架構還是基于硬件或軟件的,跨越距離的其它能力呢。因此,對于怎樣才算服務器和存儲環境組成了一個Grid或集群這件事,存在著很多不同的廠商和行業定義和意見。雖然我已經在這個領域內工作了很多年,我發現我還經常在關于Grid的基本成分,數據采集與監控系統(Supervisorycontrolanddataacquisition,SCADA)的討論中迷失。因此對于Grid-cluster的討論中就充滿了變數。

      各種集群存儲方案中的不同之處包括:
      節點彼此之間如何連接(松散地或緊密地連接,開放或私有);
      節點間的I/O性能和負載平衡;
      適當的硬件,開放,現有產品(off-the-shelf),或支持第三方服務器或存儲;
      文件共享,包含集群文件系統軟件,基于主機的代理或驅動;
      本地或遠程的鏡像或復制,及時點(Point-in-time)拷貝或快照;
      具備虛擬化的存儲模塊增長,實現自動負載均衡;
      性能自適應順序讀寫或隨機訪問;
      分布式鎖管理(Distributedlockmanagement)和集群特性一致
      理解集群存儲間不同的含義、類型和實現方式,將幫助你挑選最適合的方案。集群存儲非常適合那些持續增長的所有規模的不同環境,實現即時供應(Just-in-time)存儲,避免破壞性升級和增加管理的復雜性。