NetApp统一存储技术优势分析

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Do Not Distribute,FC-SAN,技术特点,SAN,应用系统架构,服务器,1,服务器,2,文件系统,文件系统,FC Switch,FCP,RAID,多台前端服务器共用后端存储设备,后端存储空间以,LUN,形式提供给前端服务器,不支持共享,每个,LUN,只能属于前端某一台服务器,连接采用,FC,光纤链路和专用,FC,交换机,链路速率为,2Gbps,、,4Gbps,RAID,2024/9/17,8,NetApp Confidential - Do Not Distribute,NAS,起源 网络数据共享与交换,时间:,90,年代初,网络飞速发展,许多应用系统的大量数据需要共享和交换,原有服务器,DAS,或,SAN,的模式无法满足应用的需求,出现专用的,NAS,存储设备,成为数据共享与交换的核心,随着网络带宽的增加(千兆、万兆以太网),性能飞速提高,应用范围日趋广泛,NAS,存储,控制器,NAS,存储设备,专用,IP,存储网络,服务器群,2024/9/17,9,NetApp Confidential - Do Not Distribute,NAS,应用结构技术特点,NAS,应用系统架构,NFS,CIFS,专用,IP,存储网络,服务器,3,CIFS,RAID,文件系统,多台前端服务器共享后端存储设备,后端,NAS,设备上的存储空间通过,CIFS,、,NFS,协议共享给前端主机,可同时对同一目录或文件进行并发读写,文件系统位于后端存储系统,连接采用标准以太网链路和,TCP/IP,协议,链路速率为,1Gbps,、,10Gbps,服务器,2,NFS,服务器,1,NFS,NAS,存储设备,2024/9/17,10,NetApp Confidential - Do Not Distribute,iSCSI,起源,IP,链路,磁盘阵列,iSCSI,存储,控制器,以太网交换机,服务器,时间:,2001,年,为了解决,FC-SAN,在价格及管理上的诸多门坎而产生,采用以太网作为连接链路,使用专用的以太网交换机构成存储网络,每台服务器拥有自己的存储空间,但数据仍然不可以共享,提供快照、容灾等高级数据保护功能,iSCSI,之所以被看好的原因,它根植于,IP,网络上,所以可以采用现有已非常成熟的管理工具及基础建设,懂,IP,的人才资源非常丰沛,因此可为企业节省大笔建置、管理及人事成本,2024/9/17,11,NetApp Confidential - Do Not Distribute,iSCSI,技术特点,iSCSI,应用系统架构,服务器,1,服务器,2,文件系统,文件系统,Ethernet,Switch,IP,RAID,多台前端服务器共用后端存储设备,后端存储空间以,LUN,形式提供给前端服务器,不支持共享,每个,LUN,只能属于前端某一台服务器,连接采用以太网链路和专用以以太网交换机,链路速率为,1Gbps,、,10Gbps,RAID,2024/9/17,12,NetApp Confidential - Do Not Distribute,DAS / NAS / SAN /IP SAN (,iSCSI,),的区别,Storage,Storage,Storage,File System,Application,File System,File System,Application,Application,Network,以太网,Network,光纤网络,/,高速以太网,DAS,SAN,/ IP SAN,NAS,2024/9/17,13,NetApp Confidential - Do Not Distribute,数据集中什么架构最合适,SAN,:,就目前而言性能和可靠性最高,但是其成本也最高。存储空间的控制和使用通过主机实现,需要消耗主机资源。,适合那些对可靠性和性能要求很高,基于数据库方式存储和访问的业务数据。,NAS,:,就目前而言,性能和可靠性还没达到,SAN,水平,但是其成本较,SAN,低廉且管理也相对比较简单。存储空间的控制和使用通过磁盘阵列实现,不需要消耗主机资源。适合于那些基于文件方式存储和访问,且这些文件需要被前端多套主机共享访问的业务数据。,iSCSI,:,其在存储逻辑上和,SAN,完全一致,但是成本比较低,当然目前来看,其性能和可靠性相对,SAN,来说较低。适合在项目成本紧张时,那些对可靠性和性能要求相对较低,基于数据库方式存储和访问的业务数据。,到底采用哪种架构才最合适用户数据整合的需求,?,存储架构与数据应用的关系 服务与被服务的关系,2024/9/17,14,NetApp Confidential - Do Not Distribute,NetApp,的统一存储架构,NetApp,Fabric Attached Storage,iSCSI,FibreChannel,NFS,Enterprise,NAS,Departmental,NAS,Enterprise,SAN,Departmental,IP-SAN,CIFS,Enterprise,IP-SAN,iSCSI,2024/9/17,15,NetApp Confidential - Do Not Distribute,NetApp,的存储操作系统,Data ONTAP,是统一存储的基础,FC/SATA,磁盘子系统,RAID,管理系统,RAID DP / RAID4+,WAFL Virtualization,NVRAM,Journaling,Snapshot,SnapSuite,File Semantics,LUN Semantics,File Services,NFS/CIFS/HTTP/FTP,Block Services,FCP/iSCSI,TCP/IP Protocols,FCP Protocols,10/100M & 1GbE & 10GbE,Fiber & Copper,2Gb/4Gb,Filer,System,Administration,And,Monitoring,Operation,Manager,FilerView,SNMP,AutoSupport,RLM,2024/9/17,16,NetApp Confidential - Do Not Distribute,各存储厂商的统一存储解决方案,FC,链路,NAS,网关,控制器,FC SAN,磁盘阵列控制器,磁盘架,FC,交换机,服务器,以太网交换机,FC,链路,以太网链路,其他厂商解决方案,NetApp,的解决方案,FC,链路,NAS+SAN+iSCSI,智能存储控制器,磁盘架,FC,交换机,服务器,以太网交换机,以太网链路,2024/9/17,17,NetApp Confidential - Do Not Distribute,NetApp,的统一网络存储,vs,第三方的组装存储,FC/SATA,磁盘子系统,RAID,管理系统,RAID DP / RAID4+,WAFL,Virtualization,NVRAM,Journaling,Snapshot,SnapSuite,File Semantics,LUN Semantics,File Services,NFS/CIFS/HTTP/FTP,Block Services,FCP/iSCSI,TCP/IP Protocols,FCP Protocols,10/100M & 1GbE & 10GbE,Fiber & Copper,2Gb/4Gb,Filer,系统管理,及监控,Operation,Manager,FilerView,SNMP,AutoSupport,RLM,NetApp,统一网络存储,TCP/IP Protocols,10/100M & 1GbE & 10GbE,Fiber & Copper,2Gb/4Gb,Filer,FCP Protocols,iSCSI Protocols,iSCSI,网关,磁盘子系统,RAID,管理系统,RAID 1/3/5/0+1,LUN Semantics,Block Services,FCP/iSCSI,FCP Protocols,2Gb/4Gb,Filer,系统管理,及监控,第三方网络存储,File Semantics,File Services,NFS/CIFS/HTTP/FTP,TCP/IP Protocols,10/100M & 1GbE & 10GbE,Fiber & Copper,2Gb/4Gb,Filer,FCP Protocols,Volume Manager,NAS,网关,数据中心,存储网络,TCP/IP Protocols,10/100M & 1GbE & 10GbE,Fiber & Copper,2Gb/4Gb,Filer,FCP Protocols,iSCSI Protocols,iSCSI,网关,2024/9/17,18,NetApp Confidential - Do Not Distribute,NetApp,统一存储架构的灵活升级能力,无缝的扩展,不需数据迁移,良好的投资保护,专用操作系统,Data ONTAP,同时支持,FC SAN, IP SAN,和,NAS,统一的架构,统一的管理界面,完全互操作性,学一个而贯通整个系列,Remote Office,Operational,Business-Critical,FAS250,FAS270/c,FAS3020/c,FAS3040/c,FAS6070/a,FAS6030/a,FAS3070/c,2024/9/17,19,NetApp Confidential - Do Not Distribute,NetApp,数据保护与管理的技术优势,NetApp,数据保护与管理的技术优势,底层空间管理技术,WAFL,及,RAID,数据保护技术,数据快照,(Snapshot),与恢复技术,(,SnapRestore,),灵活的空间管理技术,提高磁盘利用率,(,FlexVol,),灵活的数据克隆,节省大量硬盘(,FlexClone,),服务级别控制,关键业务的性能保证,(,FlexShare,),重复数据删除技术,( De-,Dupplication,),与应用系统的完美结合,(,SnapManager,),其它先进技术。,2024/9/17,21,NetApp Confidential - Do Not Distribute,有趣的数字,CPU,是,GHz,级的,机械的影响,假设每数据块为,4KB,假设磁盘平均访问时间为,5ms,每次访问间隔相当于,100MB/s,的链路,x 5ms = 0.5MB,的数据没有发送,0.5MB,的数据,/ 4KB = 128,块,结论:,提高存储性能的关键不在链路带宽和协议的开销,而在于如何有效提高数据的访问效率。,2024/9/17,22,NetApp Confidential - Do Not Distribute,C,底层存储空间管理技术,WAFL,根,A,B,D,用户数据,此数据需要修改,从,C,修改为,C,空闲空间池,2024/9/17,23,NetApp Confidential - Do Not Distribute,C,C,其它厂商,底层存储空间管理技术在用户,数据修改,时,所采用的技术,根,A,B,D,用户数据,空闲空间池,在原来位置上直接利用新数据覆盖老数据,2024/9/17,24,NetApp Confidential - Do Not Distribute,Netapp,先进的底层存储空间管理技术:,WAFL,在,用户,数据修改,时,所采用的技术,根,A,B,D,用户数据,空闲空间池,C,C,1.,从空闲空间池分配一个新的数据块,2.,把修改以后的数据写入到新分配的数据块中,3.,修改指针,从指向老数据块修改为指向新数据块,4.,老数据块数据不做任何修改,直接返回空闲空间池,2024/9/17,25,NetApp Confidential - Do Not Distribute,提升存储性能的几个关键点,Storage,RAID,WAFL,Protocols,NetworkStack,Client,Client,Client,Client,Client,NVRAM,Disks,Network,Filer/DataONTAP,Clustering,Cluster Partner,Cluster Interconnect,数据条带化读写,数据批次读写,Write Anywhere File Layout,独特的数据结构和访问方式,2024/9/17,26,NetApp Confidential - Do Not Distribute,3,1,2,1,1,1,3,1,2,2,1,3,3,1,2,2,9,5,8,7,7,12,12,11,D,D,D,D,P,DP,一个,Raid,组内可以,同时坏两块,硬盘而数据不会丢失,数据可靠性比,RAID-4,或,RAID-5,提高了,4000,倍,Netapp,独特技术,RAID DP,(,RAID6),用户数据,水平交验数据,对角交验数据,图例,2024/9/17,27,NetApp Confidential - Do Not Distribute,NetApp,数据保护与管理的技术优势,底层空间管理技术,WAFL,及,RAID,数据保护技术,数据快照,(Snapshot),与恢复技术,(,SnapRestore,),灵活的空间管理技术,提高磁盘利用率,(,FlexVol,),灵活的数据克隆,节省大量硬盘(,FlexClone,),服务级别控制,关键业务的性能保证,(,FlexShare,),重复数据删除技术,( De-,Dupplication,),与应用系统的完美结合,(,SnapManager,),其它先进技术。,2024/9/17,28,NetApp Confidential - Do Not Distribute,非计划停机发生原因和概率,资料来源,: GartnerGroup,2024/9/17,29,NetApp Confidential - Do Not Distribute,如何减少非计划停机,软件故障和人为错误 ,80%,数据冗余,采用快照技术(,SnapShot,和,SnapRestore,),硬件故障 ,15%,部件冗余,集群,,RAID-DP,环境灾难 ,5%,设备冗余,远程数据容灾(,SnapMirror,),2024/9/17,30,NetApp Confidential - Do Not Distribute,NetApp,的快照(,SnapShot,),与众不同,技术原理,Write Anywhere File Layout,技术,优势,零拷贝模式,不影响性能,无预留区的限制,无论快照还是快照恢复,完成时间仅数秒,可针对单个文件进行,普通用户可以自己访问自己的快照,每一个卷支持,255,个拷贝,不同快照技术对存储性能的影响,0%,20%,40%,60%,80%,100%,120%,其它厂商,NetApp,数据,快照,A,B,C,读旧数据,(C),写旧数据,(C),写新数据,(Z),2,次写,,1,次读,其他厂商,数据,快照,A,B,Z,C,数据,快照,A,B,C,Z,NetApp,写新数据,(Z),1,次写,2024/9/17,31,NetApp Confidential - Do Not Distribute,快照,数据,生产,数据,NetApp,快速数据恢复技术:,Snaprestore,空闲空间池,生产数据根节点,快照数据根节点,生产数据独占的空间,快照数据独占的空间,共享的空间,图例,直接把快照数据,升格为生产数据,生产,数据,生产数据,整个损坏,恭喜,数据恢复完成,不需要任何的数据拷贝过程,只涉及到一些标志位的修改和数据块的释放,因此,不管需要恢复的数据量多大,都能在很短的时间内完成数据恢复,2024/9/17,32,NetApp Confidential - Do Not Distribute,NetApp,数据保护与管理的技术优势,底层空间管理技术,WAFL,及,RAID,数据保护技术,数据快照,(Snapshot),与恢复技术,(,SnapRestore,),灵活的空间管理技术,提高磁盘利用率,(,FlexVol,),灵活的数据克隆,节省大量硬盘(,FlexClone,),服务级别控制,关键业务的性能保证,(,FlexShare,),重复数据删除技术,( De-,Dupplication,),与应用系统的完美结合,(,SnapManager,),其它先进技术。,2024/9/17,33,NetApp Confidential - Do Not Distribute,传统的存储空间,分配方式,ERP,系统,CRM,系统,办公自动化系统,生产控制系统,其它系统,3TB,1TB,1TB,2TB,2TB,总可分配存储空间,哎,都分光了,没有剩余存储空间,2024/9/17,34,NetApp Confidential - Do Not Distribute,传统存储空间,分配方式,导致的矛盾,3TB,ERP,系统,1TB,CRM,系统,办公自动化系统,2TB,生产管理系统,其它系统,2TB,分配空间不足需要扩容,未使用空间,Hi,,兄弟分我一点存储空间,门都没有,自己找管理员要,已使用空间,1TB,图例,使用一段时间后的情景,2024/9/17,35,NetApp Confidential - Do Not Distribute,传统存储空间分配方式导致的低使用率,Lost Space,Lost Space,Lost Space,Lost Space,40%,利用率,2024/9/17,36,NetApp Confidential - Do Not Distribute,嘿嘿,所有的存储空间还在我手里,Netapp,的,Flexvol,技术所采用的先进的存储空间分配方式,ERP,系统,CRM,系统,办公自动化系统,生产控制系统,其它系统,最多使用,3TB,最多使用,1TB,最多使用,1TB,最多使用,2TB,最多使用,2TB,总可分配存储空间,规定最大能使用的空间配额,不实际占用空间,图例,2024/9/17,37,NetApp Confidential - Do Not Distribute,Netapp,的,Flexvol,技术采用的使用多少分配多少技术,最多使用,3TB,ERP,系统,最多使用,1TB,CRM,系统,办公自动化系统,最多使用,2TB,生产管理系统,其它系统,最多使用,2TB,需要扩容,未使用空间,还剩余的空间使用配额,已使用空间,图例,总可分配存储空间,多给,0.5TB,配额,最多使用,1TB,在使用当中,采用使用多少分配多少的策略,还有这么多空间可以分配,2024/9/17,38,NetApp Confidential - Do Not Distribute,Netapp,的,FlexVol,所提供的空间超额分配技术,6TB,Disks,Disks,Disks,3TB,1TB,CRM,系统,2TB,1TB,办公自动化系统,生产管理系统,2TB,其它系统,存储空间池,ERP,系统,规定最大能使用的空间配额,不实际占用空间,图例,3TB+1TB+1TB+2TB+2TB,6TB,2024/9/17,39,NetApp Confidential - Do Not Distribute,Netapp,的,FlexVol,技术提高了存储空间的使用率,80%,利用率,Reclaimed Space,Available for Growth,2024/9/17,40,NetApp Confidential - Do Not Distribute,NetApp,数据保护与管理的技术优势,底层空间管理技术,WAFL,及,RAID,数据保护技术,数据快照,(Snapshot),与恢复技术,(,SnapRestore,),灵活的空间管理技术,提高磁盘利用率,(,FlexVol,),灵活的数据克隆,节省大量硬盘(,FlexClone,),服务级别控制,关键业务的性能保证,(,FlexShare,),重复数据删除技术,( De-,Dupplication,),与应用系统的完美结合,(,SnapManager,),其它先进技术。,2024/9/17,41,NetApp Confidential - Do Not Distribute,数据虚拟化,克隆,(,FlexClone,),影子克隆卷,2,磁盘上的,实际数据,备份,数据挖掘,综合报表,研发,/,测试,在线查询,生产数据,生产数据,复制,生产卷,1,生产卷,1,的,快照,Snapshot,生产卷,1,改动的数据块,影子克隆卷,2,改动的数据块,2024/9/17,42,NetApp Confidential - Do Not Distribute,NetApp,数据保护与管理的技术优势,底层空间管理技术,WAFL,及,RAID,数据保护技术,数据快照,(Snapshot),与恢复技术,(,SnapRestore,),灵活的空间管理技术,提高磁盘利用率,(,FlexVol,),灵活的数据克隆,节省大量硬盘(,FlexClone,),服务级别控制,关键业务的性能保证,(,FlexShare,),重复数据删除技术,( De-,Dupplication,),与应用系统的完美结合,(,SnapManager,),其它先进技术。,2024/9/17,43,NetApp Confidential - Do Not Distribute,只有核心应用,集中了核心和边缘应用(不区分应用等级),集中了核心和边缘应用,(利用,Flexshare,区分应用等级),高优先级,高优先级,低优先级,低优先级,FlexShare,:保证核心应用的存储访问性能,存储网络,存储网络,存储网络,2024/9/17,44,NetApp Confidential - 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