| 出版日期：2004-03-08 总期号：1294 本年期号：15 |
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Sun N1存储架构中的文件访问机制
提 要 企业的IT部门总是在寻求和依靠最可信赖的合作伙伴和顾问，希望这些合作伙伴以自己熟悉的语言和方式进行业务沟通，顺畅地解决他们所面临的业务问题。Sun N1存储架构正是基于这样的需求，提供端到端的IT架构，无论是中小企业环境还是大型数据中心都能表现出同样的卓越性能。 通过提供一种可无限扩展的新架构，Sun N1存储架构打破了目前存在的种种局限，也解决了用户所担心的各种问题，将用户的整个数据架构进行扩展，同时达到用户所必需的服务水平目标。N1存储架构建立了一个包含多个阵列的逻辑存储池，并由一个通用控制机制进行管理和控制，按性能、级别和容量进行分配，以满足各种应用的需求。 N1架构中的数据访问机制 Sun N1存储架构为数据访问提出的理念是：为用户提供基于策略的自动化服务能力，使服务水平与各种应用需求达成最完美的统一。 现行的静态IT架构令用户无法满足动态的应用需求，也不能以具有投资效益的方式利用企业的IT资源。更严重的是，目前许多用户都为各种应用规定了服务水平目标，迫使IT部门的供应过量，由此也导致资源利用率极低。 各种应用所要达到的服务水平目标推动了企业对IT环境中计算、网络和存储设备的需求。在N1环境中，这些设备均被虚拟化并实行统一管理，从而最理想地实现服务目标。各种应用既要访问数据，又要满足最低的存储服务质量（QoSS），只有当QoSS的每一因素——成本、性能、可用性和安全性——都达到最优值时，企业才能以具成本效益的方式实现服务水平目标。 数据访问是Sun N1存储理念中的主要部分之一，而文件系统则是管理在线数据访问的重要工具，因为它提供了对信息进行组织、管理和存储的一个框架。 过去，文件系统一直为主机专有。由主机处理信息，并从直接附属存储设备访问数据。如果一个主机拥有了某些数据，该主机就可以控制对这些数据的访问。因此，主机上的文件系统曾是管理数据访问和存储的一种貌似合理的方式。 传统文件系统的第一个局限就是可伸缩性，因为大多数文件系统都无法容纳超过1 TB的数据，而且对管理许多企业所面临的海量信息无能为力。第二，文件系统大都缺乏与多台主机共享文件的能力，现在的文件系统均以主机为中心，将共享数据的重担压在单独一台主机上，因此可伸缩能力和控制数据移动的能力均受到限制。目前存在的挑战是提供无限的扩展能力，并且可以在多台主机之间共享访问，同时解决数据的安全问题，保护其免受破坏或不适当的访问。第三，无法满足许多数据中心应用所需的高性能。现在的文件系统由于文件访问会发生高额管理费用，导致性能下降，因此处理请求的速度也受到限制。特别是通过文件进行的数据访问无法满足那些需要快速访问的应用的需求，如在线交易处理（OLTP）应用。 最后，也许是最重要的一点是，现有的文件系统不能与数据服务整合，也无法达到最佳存储质量所需的管理水平。数据服务可以说成是为实现QoSS目标而进行的数据迁移，而不是简单的信息处理。一个典型的例子就是备份过程，其中数据被迁移至另一媒介之上以获得更高的可用性。文件系统必须以最佳方式提供数据和数据服务并进行最优化的管理，才能实现最大的效率。 传统的文件系统将文件请求映射到存储媒介各个块地址上，从而提供数据服务。文件地址、访问权限以及有关数据的其它信息通常被称为元数据。大多数情况下，这个文件映象或寻址以及元数据均与物理数据一起存储在磁盘驱动器上。许多文件系统，包括Sun公司标准的UFS文件系统，都以这种方式实现。这些文件系统满足了用户最普通的存储需求，成本极低，速度和可伸缩性也不错。 对于基于主机的访问，Sun公司为需要强劲性能和无限可伸缩能力的用户提供另一套文件系统技术。Sun StorEdge Performance Suite基于一种名为Sun StorEdge QFS的文件系统技术，该文件系统允许多台服务器共享同一文件系统，并使用一种客户机/服务器通信方式访问和锁定正在使用的文件。客户机设备通过一种协议向独立存储着元数据和数据的服务器发出文件请求。另外，用户通过Sun StorEdge QFS可以支持多台主机对通用存储区域网络（SAN）文件系统进行读写访问，这是发挥Sun N1存储架构优势的重要一步。 当客户机请求文件时，文件服务器就在元数据中寻找地址，并将信息返回给客户机，客户机就可以直接到磁盘上寻找数据。另外，许多用户要求支持超大型文件系统和大型分散文件，支持每个文件系统含有大量文件，并且能够迅速从系统错误或崩溃中恢复过来。Sun StorEdge QFS文件系统具有上述所有功能，同时能够容纳大量文件，支持容量高达250 TB的单一在线文件系统。 另外，以Sun StorEdge SAM-FS软件为特色的Sun StorEdge Utilization Suite令用户能够将离线媒介和复制数据都放在文件系统中，提供虚拟化的无限容量。现在有些用户通过Sun StorEdge Utilization Suite已经拥有多达27 PB的数据。这些先进功能集于一身，令Sun的文件系统相比其它同类产品具有更优越的可伸缩能力。有了更强的可伸缩性加上共享能力，用户就可以将较小的文件系统合并到较大的存储池中，从而显著降低管理费用，同时加快访问速度，并且更有效地利用存储资源，这样用户就能大幅削减整体存储拥有成本，达到“以少谋多”。 一般来说，IT部门必须决定哪些数据应该离线存储归档、哪些数据应该一直在线、如何限制分配给每用户的空间，以及如何收回未使用或分配给不同主机的空间。Sun StorEdge Utilization Suite含有Sun StorEdge SAM-FS自动归档文件系统，提供基于策略的智能化操作，帮助IT部门解决了上述工作中的大部分问题。该软件能够本地和远程复制文件，根据文件的寿命、修改日期或其它指定参数将其归档至磁带上，并且可以在不同类型媒介上移动文件。Sun StorEdge Performance Suite与Sun StorEdge Utilization Suite结合使用，可提供业界领先的各种功能。不过这些数据访问技术仍以主机为中心，因此最快也只能达到主机的速度。虽然Sun StorEdge Performance Suite能够与其它服务器共享文件，不过这些主机必须使用与元数据主机相同的协议，或者通过一种网络协议与元数据主机进行通信，这对某些应用来说可能造成性能上的局限。 新趋势 新架构 现在存储工业正浮现出几种新趋势，首先就是存储技术正从直接连接转变为网络联接，这在当前就演变成存储区域网络（SAN）以及网络附属存储（NAS）。SAN为用户提供更大的可伸缩性，提高了利用率，不过目前尚无法提供数据的真正共享。NAS可以提供真正的共享，但是缺乏SAN的可伸缩性和性能。用户需要更好的解决方案，一个集两者优势于一体的方案。 另一个趋势是用户希望有一个逻辑分离层或虚拟层，以便更好地对资源建立映象，同时无须进行复杂的部署工作，可以灵活改变下层的物理资源，而不会影响到应用程序寻找和访问数据的途径。这种特性一般被称为虚拟化，可以在数据提供商和数据用户之间多处部署。 多台异构主机访问虚拟共享的块和文件存储池又是用户所期望的一大趋势，也是Sun公司对存储工业的前景展望。通过多种协议由多台主机访问一个共享的存储池，用户可以令存储策略更完美地适应自己的业务需求、提升利用率，并削减管理成本。 Sun N1存储中最具突破性的理念是可以将文件系统元数据移出服务器层，迁移至存储网络边缘的一个分离层上，从而极大地改善现有的文件和存储架构。其中专用的元数据服务器能够更有效地共享文件，同时允许通过更快速的连接发送文件请求。 另外，通过从Sun N1管理层进行基于策略的管理，用户还能将自己对存储QoSS的需求与其业务应用服务水平目标保持一致，更有效地利用存储资源，达到“以少谋多”，从而大幅节省开支。 从逻辑上实现存储访问和控制的集中化，加上虚拟化的数据和相关服务，这些独特的功能令用户降低了存储拥有成本。通过提供逻辑上一致的用户定制的访问点，N1架构能够让每个管理员都卓有成效地管理更多的存储内容，据Meta Group介绍，这是控制管理成本的一个主要指标。另外通过虚拟化技术，用户可以让存储策略更完美地适合其业务需求，并显著降低拥有成本。 为使数据访问与服务水平目标中各QoSS参数的各项管理或方案协调，Sun公司将在存储网络内数据提供商和数据用户之间部署一个层，该层将处理文件和块请求，对存储进行虚拟化并为数据用户提供存储服务。这个虚拟的共享存储池将监控和验证所有的文件请求，提供一个逻辑中心访问点。存储池的这项功能可以在物理上进行分离或复制，提供负载均衡的高性能和可用性，同时为分配和管理存储提供一个逻辑位置。 对于文件系统扩展，Sun未来的规划包括通过各种途径保证数据完整性（而没有无记载的数据损坏）、一种始终一致的磁盘格式（令数据总是可用）、自我优化能力，以及实时远程复制能力，从而允许存储地点灾难（即发生在地理位置上的灾难，如流星撞击地球等）后的快速恢复。一个存储池分配器（SPA）将提供空间分配、复制、压缩、加密、校验和，以及资源控制（如配额和预订等）功能。SPA和共享存储池是Sun N1存储架构的主要组成部分。 N1架构将根据元数据对每一次的I/O请求进行确认，以防止未授权的访问，提供数据安全和完整性。通过扩展块映象硬件，根据元数据授权访问请求来检查块请求即可实现这一功能。任何未经元数据服务器授权的访问都会被拒绝。该功能与目前基于主机的文件系统所提供的功能非常相似，但是却能够为整个企业服务，而不必考虑地址或所需的数据类型。 今天的用户苦苦应对着如何“以少谋多”的难题，尤其是在信息创建的速度越来越快而预算却仍旧死气沉沉的时候，用户更加头疼不已。企业的IT部门和用户希望通过各种工具实现其业务目标，同时紧紧地控制相关的成本。为解决这种两难的困境，Sun新的数据访问技术通过将文件系统延伸至包含整个N1存储环境、扩展可访问性、提升性能以及验证访问，实现了更高层次的智能化存储管理。 Sun N1存储架构提供数据访问，同时拥有能够满足业务服务水平目标的高质量的存储标准如可用性、安全性、成本和性能等。将数据访问技术与数据提供商整合，共同实现服务水平目标，这是Sun N1的理念，也是Sun公司为用户带来的独特价值所在。 |
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