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NAS技术的实例介绍(一)
时间:2012-06-28 09:53 来源:飞客数据恢复 作者:飞客数据恢复工程师
NAS技术时常用的磁盘阵列技术中很常用的一种,它有很多特点限制了它在视音频和多媒体应用领域的应用。一个独立的数据流只能使用一个TCP/IP传输流,不能使用两个或两个以上的TCP/IP流来将一个媒体流分成几部分同时传输。这样一来,由于单个TCP/IP流由其协议的限制最多可以到6M字节/秒左右,造成对媒体流大小的限制。同时大多数媒体流具有实时性,而TCP/IP的打包传输特点不能提供一个持续稳定的传输,会导致媒体流的掉帧的或质量的下降。NAS的共享能力只有60M字节/秒,而对于实时性很强的媒体流类型应用来说,有效的共享能力可能只有30至40M字节/秒,这种有限的共享能力对存储工程师目前的需求来说是远远不够的。在媒体流应用中,如果用户的需求超过NAS存储所能提供的共享能力时,将导致对每一个用户的服务质量下降。在使用多个NAS系统时,由于视音频数据流的应用的特点,用户数据访问的数据流一般都很大,但访问次数相对较小,即使有一定的规律性也有可能发生对不同NAS系统的需求不均衡的现象,这样极易造成某个NAS系统阻塞。所以NAS存储系统也同样不适合使用于视音频和多媒体的共享应用领域。
SANDataDirector
DataDirectNetworks公司的SANDataDirector存储区域网络设备是一个全新的存储系统概念。它无论对单台主机有序的数据访问还是来自多台主机的不确定的数据访问,它都拥有同样的高性能:单台SDD实际的写性能可以到760M字节/秒,实际的读性能可以到800M字节/秒,单个逻辑单元的性能可以到650至700M字节/秒。这样高的性能来自于它的独特的对存储区域网络的多主机环境进行专门设计的并行体系结构,它不只是一个高性能的存储系统,它还是一个存储区域网络的基础结构设备。
多CPU的并行处理技术,尤其是其中的软件技术一直当今世界计算机应用领域的一大难题。不同种类的CPU对于不同种类用途的并行处理能力是不同的,DataDirectNetworks公司采用独特的软硬件技术率先将适用于IO处理的RISCCPU的并行处理技术应用于存储和存储区域网络管理系统当中,彻底改变了总线结构和交叉点交换结构在这一领域的跟不上发展需求的现状。
DataDirectNetworks公司的SANDataDirector存储区域网络设备拥有八个用于连接主机或连接存储区域网络连接设备的主机接口和二十个用于可以连接高达1250块磁盘驱动器的磁盘接口。在每一个端口上都有一个用于与其它端口进行并行处理的GALEFORCe特定用途集成电路。在这二十八个GALEFORCe特定用途集成电路中,每个包含一个RISC处理器,用于控制和区分命令路径和数据路径,向主机以及存储器提供高速的数据传输路径。巨大的并行处理缓存池与DMA之间的高速数据信息包传送机制和这些特定用途集成电路的结合,为所有的主机提供了通过缓存池对所有的存储进行直接的和并行的访问能力。
由于所有的数据访问都要经过缓存,SDD的并行处理机制将无论是来自单台主机的有序数据访问请求还是来自多台主机的不确定的数据访问请求都进行重新排队和有序化,SDD的并行处理机制为来自所有端口的数据进行统一排序提供了基础。同时SDD的GALEFORCe特定用途集成电路不只在互相之间做功能强大的并行处理,而且还利用磁盘驱动器提供的软件接口,跟所有的与SDD磁盘端口相连接的磁盘驱动器的内置处理器进行并行处理,通过磁盘驱动器内置处理器对数据请求命令再次排序并且充分有效地利用磁盘的自带缓存。这种独特的SDD与所有磁盘驱动器的一体化并行处理,最大限度地、充分地最小化了驱动器的寻道次数,将磁盘驱动器的机械反应时间降到最低。SDD不但没有在多主机访问时产生性能衰减,而且还利用多台主机的并发数据访问发挥出它的单台主机无法用到的极高的性能。
SDD独有的另外一个突破性的技术是directRAID技术,它对系统性能的贡献与SDD的并行处理技术同样重要。directRAID技术结合并行处理技术征服了传统RAID技术的单数据流限制,使多个校验组数据流可以在一个directRAID中并行存在,多个校验磁盘同时运行,在提供无缝的数据保护的同时不引起丝毫的性能衰减。它的重建操作只需要传统RAID技术的三分之一的时间,消除了传统RAID技术在重建时停止工作或性能明显下降的现象。
这种将冗余组和逻辑单元之间关系虚拟化的directRAID技术在首先提供了比传统RAID技术的更高的数据保护功能以外,它为存储工程师带来了比传统的RAID系统高数十倍的单逻辑单元并发数据访问性能,使单逻辑单元的数据访问能力可以达到650至700M字节/秒,并且这个性能在多主机的情况下没有衰减。这种非常高的单逻辑单元性能解决了在视音频和多媒体的共享应用环境中的对某一个逻辑单元数据的需求不均衡的现象造成的阻塞问题,消除了人工负载均衡的难题。
SANDataDirector存储区域网络设备是目前世界上拥有最高性能价格比的存储系统,是适用于大规模视音频媒体流共享应用领域的存储系统中的最佳选择。
SnapShot技术详解
核心文件系统WFAL中向大家详细介绍了WAFL这种文件系统的诸多优势。SnapShot是WAFL文件系统“任意位置写入”功能带来的一项突出优势。一份SnapShot是文件系统的在线只读拷贝。创建文件系统的一份SnapShot仅仅需要几秒钟的时间,并且除非原始文件被删除或者更改,数据快照并不占用额外的磁盘空间。这种只有当数据快发生改动时才进行数据快复制的技术被称作“Copy-on-write”,只有修改活动文件系统中的数据块并写入磁盘中新的位置时,SnapShot才会占用额外的磁盘空间。
用户可以采用SnapShot作为数据的在线备份,以备将来进行数据恢复时使用。用户也可以方便的把SnapShot快照备份到磁带上。无需将Filer系统下线,用户管理员就可以将最近的SnapShot快照备份到离线存储系统中。
SnapShot技术详述
WAFL文件系统本身就可以理解成数据块树状结构,其根部的数据结构描述了inode文件信息。这份inode文件信息则包含了对文件系统中所有inode的描述,它包含诸如空闲块图和空闲inode图等元数据信息。WAFL通过复制根数据结构创建新的数据拷贝SnapShot。因为根数据结构只有128B,并且不需要在硬盘上复制其他数据块,一个新的SnapShot几乎不耗额外的磁盘存储空间,除非用户修改或者删除文件系统中的数据。
Filer可以对一个卷组创建最多255个SnapShot快照。SnapShot快照可以通过手动或者人为预先定制策略的方式来自动创建。每一个SnapShot快照可以保存的时间取决于文件系统变动的频度。在众多应用环境中,文件系统中的大部分数据并不是每天在变化,比如一个使用10MB大小HomeDirectory的用户,其数据通常每天只变动100到500KB。当文件变动缓慢的时候,SnapShot可以在线保存数天甚至数周,直到他们消耗的磁盘空间过多以至用户无法接受。而另外一些文件系统中的数据则在经常不停的变动,比如CAD应用环境下,需要经常覆盖写入许多大尺寸的文件,甚至可能一两天内就会更新整个文件系统的存储内容。在此类环境下,可能只有保存数小时SnapShot的空间。
用户对SnapShot的访问方式
文件系统中含有包含SnapShot数据快照的子目录,允许用户自行访问稍早些时候创建的SnapShot数据快照。假设一个用户从文件系统中意外删除掉一个名为foo的文件,现在需要利用SnapShot来对其加以恢复。则可以在UNIX/NFS客户端执行以下操作:
%ls–lu.Snapshot/*/foo
-rw-r--r--lhitz16787Jun1615:00.Snapshot/hourly.0/foo
-rw-r--r--lhitz16744Jun1612:00.Snapshot/hourly.1/foo
-rw-r--r--lhitz16811Jun1610:00.Snapshot/hourly.2/foo
采用-U选项查看三份SnapShot数据快照,用ls命令可以显示文件foo的创建时间,要恢复foo文件,用户只需将foo不同时期的快照版本复制回当前工作目录即可。
%cp.snapshot/hourly.0/foo
将.snapshot/hourly.0中的文件列表,将显示创建hourly.0数据快照时包含的所有文件。.snapshot目录是隐藏目录。如果.snapshot目录可见,可以使用find命令找到更多符合要求的数据快照副本。但是类似强制删除目录的命令,如rm–rf对SnapShot快照目录无效,因为SnapShot文件是只读文件,所以不能删除。然而Windows用户则可以在窗口中看到一个名为~snapshot的文件夹。正确理解SnapShot