【IT168 应用】存储效率问题

　　某些高级存储特性和功能可以帮助我们在有限的物理磁盘上储存更多的数据，这也是我们评价一款存储阵列产品高低的重点之处。存储效率高意味着用户只需要准备比以往更少的磁盘，这样既能够显著的节省费用，同时也能比较容易的摊薄高昂的采购成本。换句话说，越贵的NAS在使用过程中的开销有可能越少，而价格便宜的NAS由于不具备高效的存储特性，使用过程中的成本反而更高，而那些可以提高存储效率的功能就包括自动精简配置、高效快照、瘦克隆、重复数据删除以及压缩等等。在不同的NAS产品中，这些功能特性有着不同的实现方法和效率表现。最主要的区别是它们处理数据的粒度不同，大多数NAS系统以卷为最小的操作单位，但某些产品可以单独针对目录甚至是单个文件进行操作。EMC公司Isilon产品高级市场副总裁Sam Grocott 说：“EMC的Isilon可以在文件和目录级别实现快照、复制和配额设置”。

　　下面我们就介绍一些能帮助用户减少物理磁盘需求并提高存储效率的高级存储特性。

　　Thin provisioning自动精简配置。该功能可以让我们预分配超出实际可用物理容量的逻辑空间，从而达到提高存储利用率的效果。对于同时支持文件和块存储协议的系统来说，这一点相当重要。通过自动精简配置技术创建的卷和NAS存储池与真实的物理空间并不需要一一对应，实际情况是物理存储空间被划分到一个公用的存储资源池并以按需分配的原则来使用。在一个支持自动精简配置的系统中，物理存储资源是按需进行动态分配的。如果没有自动精简配置，那么用户在一开始就必须准备好足够的物理存储空间以便分配给相应的卷和存储池。

　　Efficient snapshots(基于指针的)高效率快照。在NAS系统中，快照是非常重要的数据保护手段。快照能够按时间周期自动执行，用户也可以选择将快照复制到其它NAS系统以实现容灾应用或用于其他(数据保护)目的。现今大多数NAS系统都带有快照功能，高效率快照只需要拷贝改变的数据，并且用指针将其与前面的完整快照进行关联。高效率快照不仅可以节省宝贵的物理磁盘空间，而且完成它所需要的时间也很短，创建快照过程中对系统性能的影响也很小。

　　Thin clone 瘦克隆。有些NAS系统可以支持块存储协议并带有瘦克隆功能。瘦克隆在最初创建时甚至不需要预留存储空间。与高效率快照类似，瘦克隆卷通过指针与生产卷关联。克隆卷上只需要保存改变的数据。第一个提出瘦克隆概念的产品是NetApp的FlexClone，现在支持瘦克隆功能的NAS厂商已经越来越多了。

　　重复数据删除和压缩。重复数据删除和压缩本来是备份/归档产品的标准应用，但现在的主存储产品也越来越多的开始集成此类功能。在NAS系统中用户可以使用定期批量处理或者实时在线处理的方式来实现去重。尽管目前支持重复数据删除的NAS产品还很少。比较有代表性的产品是NetApp的filer，filer可以针对每个卷启用重复数据删除功能，所处理的数据块大小为4KB，用户可以设置固定时间自动执行去重任务，但通常都会选择在系统负载较轻时开始运行。另一个典型的带去重功能的产品是Oracle SUN ZFS Storage 7000系列，但与filer不同的是，ZFS Storage 7000可以在数据写入磁盘之后立即进行实时的在线去重处理。

　　自动存储分层。自动存储分层功能可以把活跃数据保留在高成本、高性能的存储介质上，并将非活跃数据转移到廉价的低速介质层，这种技术可以帮助用户有效的控制昂贵的tier-1存储层的规模，且不会对性能产生太大的影响。我们评估任何一款NAS产品都要注意其存储分层方式应该是在不同的介质层(固态存储介质层、高速SAS介质层、低速SAS介质层、大容量SATA介质层)之间自动地以数据块或字节的粒度移动数据，而不是以卷为单位移动数据，而且颗粒度越小越好。有些系统，比如EMC的FAST(Fully Automated Storage Tiering)就是基于可定义的自动数据迁移策略。其它产品，像NetApp和Oracle(SUN ZFS Storage 7000系列)则倡导存储的智能化，它们强调自己的存储系统足够智能，可以自行调度数据到合适的层级，无需用户自定义策略。

　　统一存储

　　作为NAS领域的两只领头羊，EMC的VNX阵列家族和NetApp的全线产品都属于统一存储，即在一个单一的存储阵列中同时支持文件存储协议(NFS和CIFS)以及块存储协议(Fibre Channel和iSCSI)。在EMC和NetApp不遗余力的推动下，统一存储产品也日趋流行起来。这一类型的产品特别适合中小企业，因为只需一个独立的存储系统就可以满足它们所有的存储需求：包括文件共享服务，为服务器虚拟化提供存储空间，以及支持诸如Microsoft SQL Server、SharePoint和数据库之类的企业应用。

　　“中小企业通常很喜欢这种功能较多的存储系统，非常便于管理，而且他们也买得起。”EMC VNX产品总监Drew Schlussel说到。

　　存储和虚拟化

　　随着服务器虚拟化应用的加速普及，是否支持与虚拟化软件集成的特性就成了评估存储系统重要的标准之一。这项功能会影响到虚拟化环境中磁盘卷分配的速度和效率。NetApp产品市场经理Jason Blosil说：“通过FlexClone技术，我们只需要轻点按键，就能够快速地克隆出VMware VMDK镜像。”

　　服务器虚拟化应用的存储部署并不复杂，可以在后端使用一套NAS设备存放虚拟机的映像文件。但是如果通过瘦克隆创建虚拟机，就可能有许多I/O请求同时访问同一个物理数据块，那样很容易出现性能问题。因此，让NAS系统识别虚拟化引擎hypervisor的工作机制，避免重复响应虚拟服务器的I/O请求是解决性能问题的关键，尤其是当虚拟机数量越来越多时更是如此。有些厂商利用固态存储和自动存储分层相结合的方案，通过策略或者依靠缓存让热点数据驻留在最快的存储介质层上。

　　VMware提供了一组用来与存储系统集成的API叫做VAAI(vSphere API for Array Integration)，通过VAAI，vSphere可以将一部分存储操作以及相关的管理功能交给底层的存储系统处理。但在vSphere 5之前，VAAI仅限于支持块存储设备。在最新的vSphere 5版本中，升级后的VAAI可以更好的支持NFS和NAS存储，实现诸如自动精简配置和快照等功能。VAAI通过将繁重的存储处理工作和管理任务从主机端hypervisor卸载到存储系统，意在消除主机端存储应用的性能瓶颈。

　　用户还可以利用VMware vCenter和SCVMM(Microsoft System Center Virtual Machine)的hypervisor插件，直接在hypervisor的控制界面里执行存储管理操作并生成管理报表，这有助于IT专家和服务器管理员更好的管理他们的存储系统。

　　总结

　　因为NAS系统有许多技术优点和实用价值，因此无论是作为块设备前端的网关还是独立的存储系统，在当今的数据中心里NAS系统都是不可或缺的设备。NAS仍然在不断发展，越来越丰富的功能特性，越来越多的scale-out产品，与块设备集成实现统一存储、与虚拟化以及云存储环境紧密集成，这一切都预示着NAS在未来仍将是重要的存储系统，无论是何种应用，也不管是哪类数据，快速且扩展性出色的NAS系统都可以满足用户的需求。

　　相关链接：NFS的发展状况

　　NFS(Network File System)协议最早由Sun Microsystems公司提出并很快成为Unix和Linux操作系统中的标准协议。NFS同SMB/CIFS(Server Message Block/Common Internet File System，主要在Microsoft Windows环境中使用)一样，是大多数NAS产品都支持的协议，因此NFS的发展也备受瞩目。目前，NFS v3版本是主流，用户也最多。EMC VNX产品总监Drew Schlussel的话证实了这一点，他说：“目前，我们的客户中很少有人使用NFS v4。”

　　NFS v4已经发布好几年了，其优势在于拥有更好的安全特性和更好的性能。2010年，NFS v4.1批准发布，该版本支持集群系统，文件可以跨节点分布并通过pNFS(Parallel NFS)实现并发访问。随着scale-out 横向扩展架构的NAS成为市场主流，支持pNFS的NFS v4.1也将成为未来的趋势。另外，由于有VMware的支持，NFS存储的前景也一片大好。EMC VNX产品总监Drew Schlussel对此解释道：“我们发现在VMware应用环境中NFS越来越流行，增长速度甚至超过了iSCSI和Fibre Channel这些块存储协议。”

　　NAS系统的分类和比较