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基础知识回顾:V 系列开放式存储控制器
Steven Lusnia
Steven Lusnia
NetApp V 系列推广专员兼架构师

作者:NetApp 公司 V 系列推广专员兼架构师 Steven Lusnia
本文是介绍 NetApp® 热门技术基础知识的“基础知识回顾”系列中的第八篇文章。

IT 团队之所以选择 NetApp 是因为 NetApp 具备可以简化数据管理并降低成本的创新能力。在 2003 年,NetApp 推出了 V 系列开放式存储控制器,可以将全套 NetApp 功能融入非 NetApp 存储中。V 系列为 EMC、HP、HDS、IBM 和 Fujitsu 的存储阵列提供了全面的存储虚拟化,以便于您利用 NetApp 高效存储、集成数据保护、统一存储及其他功能,不会浪费您现有在存储上的投资。目前,在 2,000 多个客户站点中使用的 V 系列控制器的数量已超过 10,000 个。

V 系列概览。

图 1) V 系列概览。

V 系列的成功源于本身具备以下显著优势:

  • 使用高效存储功能(例如,在主存储上进行重复数据删除、精简配置、压缩和克隆),V 系列可以将总容量需求降低至少 35%,通常情况下可低降 50% 甚至更多。
  • 集成数据保护 (IDP) 功能可简化并加快数据保护操作。这些功能包括 NetApp Snapshot™ 副本、SnapMirror® 复制、SnapVault® 磁盘到磁盘备份以及 SnapManager® 套件的虚拟感知型和应用感知型数据保护。
  • 将现有存储阵列连接至 V 系列可以形成一个支持所有常用 NAS 和 SAN 协议(包括 NFS、CIFS、光纤通道 (FC)、iSCSI 和以太网光纤通道 (FCoE))的网关。
  • V 系列控制器可以运行集群 Data ONTAP® 8,因此您可以将现有存储阵列整合到 NetApp 集群中,以获得更强大的功能。
  • V 系列可以作为 FlexPod® 配置的一部分,从而可以将现有存储融入 FlexPod 框架中。
V 系列可以帮助提高现有存储阵列的存储效率并增强功能。本篇“基础知识回顾”文章将介绍 NetApp V 系列的工作原理、常见使用情形、最佳部署实践等内容。

V 系列的工作原理

从逻辑层面上,您可以认为 V 系列配置具有一个前端和一个后端。前端包括 V 系列控制器内部的一切,以及与主机和磁带设备的连接或者 V 系列与 FAS 控制器之间的连接。后端配置则定义了在存储阵列与主机之间存在虚拟层的情况下,V 系列连接到存储阵列的方式。

对于后端配置,可在存储阵列上创建 LUN,然后将这些 LUN 提供给 V 系列。(有关后端配置的最佳实践,将在本文后面的“V 系列入门”部分中进行讨论)。存储阵列通过 RAID 来保护这些 LUN,一般使用 RAID 1、RAID 5 或 RAID 6;您可以根据具体情况做出选择。

V 系列控制器使用分配的 LUN 来创建聚合(存储池)。RAID 0(条带化)用于对聚合的所有 LUN 中的数据进行条带化,以便在所有 LUN 之间分摊写入操作,从而优化性能。

LUN 经过配置并连接到 V 系列之后,您可以通过一个界面执行存储管理任务,例如使用 NetApp 界面和功能在 V 系列上执行配置和数据保护。从管理角度来看,V 系列与任何其他 NetApp 系统都非常相似,可以采用类似的管理方式。与在 NetApp 磁盘上一样,您可以创建灵活卷(FlexVol® 卷)、NFS 和 CIFS 共享、iSCSI、FCP 和 FCoE LUN。您还可以使用各种高效存储功能,如精简配置重复数据删除压缩克隆 以及数据保护功能,包括 Snapshot、SnapMirror 和 SnapVault。您可以在 V 系列系统之间或者 V 系列与 FAS 系统之间进行复制。实际上,您在 NetApp FAS 系统中执行的所有操作在 V 系列系统上都可以执行。

图 2 阐述了从第三方存储创建的 V 系列聚合与从 NetApp 磁盘创建的 V 系列聚合之间的不同之处。请注意,除了 RAID-DP® 技术之外,在聚合级别或更高级别还提供所有 NetApp 高效功能,因此适用于 V 系列聚合以及基于这些聚合构建的 NetApp 卷和 LUN。

V 系列逻辑视图。

图 2) V 系列逻辑视图。

下面介绍一些容易忽视的 V 系列的优点:
  • 支持 NetApp 磁盘。自推出 ONTAP 7.3 以来,就支持将 NetApp 磁盘架添加到现有 V 系列系统中。这样,您可以更加灵活地根据需要向 V 系列配置添加容量。
  • 可以虚拟化现有阵列的一部分。您无需将现有阵列中的所有存储都连接到 V 系列,而是可以将一些阵列 LUN 分配给 V 系列,然后将另一些阵列 LUN 分配给其他主机。
  • 可以将多个阵列置于 V 系列后端,这些阵列可以来自不同供应商。管理来自多个供应商的存储是一件非常麻烦的事情。将 V 系列放置在一组异构阵列前端,可以创建单一管理点和统一的一系列功能,从而简化管理任务。
  • 可以将多个 V 系列系统用作单个阵列的前端。根据需要,您可以将多个 V 系列控制器放置在单个后端阵列的前端。例如,您可以将多个小型 V 系列控制器放置在超大型阵列的前端。
  • 可以使用 NetApp 虚拟存储层优化 V 系列性能。通过 NetApp 虚拟存储层,您可以分别在 V 系列控制器级别(闪存)、聚合级别(NetApp 磁盘上的闪存池)和服务器级别(Flash Accel™ 技术)部署闪存,在进一步优化性能的同时最大限度地降低成本。
  • 在集群 Data ONTAP 8 中使用 V 系列。借助集群 Data ONTAP 8,您可以将 24 个 NetApp 控制器添加到一个集群中。这样,可以为您提供丰富的功能,帮助您构建更加灵活的 IT 基础架构。通过在此类集群中配置 V 系列控制器,您可以将现有阵列融入高级集群中。无中断数据迁移意味着无需安排计划停机,便可执行所有必需的维护和管理任务,从而提高数据基础架构的敏睿性。
  • FlexPod 配置可以容纳 V 系列。FlexPod 等聚合基础架构可简化部署新 IT 基础架构的过程。您可以通过在 FlexPod 配置中包括 V 系列控制器来利用现有存储容量。

使用情形

IT 团队选择 V 系列来利用效率、集成数据保护和统一存储等其他功能。最常见的使用情形包括:

  • 提高虚拟化环境效率
  • 支持在来自不同供应商的阵列之间进行复制
  • 创建更多可用数据副本,以进行开发和测试
  • 用作 NAS 或 SAN 网关
  • 提高现有存储的性能

虚拟化环境

大多数虚拟化环境中具有数十甚至数百个相同操作系统的副本。由于在虚拟服务器和虚拟桌面 (VDI) 环境中存在高度重复,因此特别适合使用 V 系列来提高效率。

如果在不支持重复数据删除的存储阵列上托管虚拟环境,那么通过添加 NetApp V 系列控制器可以回收大量能够重复使用的存储,以满足其他需求,从而减少在存储上的总投资。一般情况下,可以释放出为虚拟机操作环境分配的 50% 到 80% 的存储,以供重复使用。

在虚拟环境中使用 V 系列。

图 3) 在虚拟环境中使用 V 系列。

将虚拟化环境迁移到 V 系列后,您可以继续结合使用现有配置方法与重复数据删除,也可以使用 NetApp FlexClone® 技术配置虚拟副本,以保持虚拟环境的空间效率。借助 NetApp 虚拟存储控制台,可在 VMware® 环境中简化此过程,NetApp OnCommand® Plug-in for Microsoft® 可以为 Hyper-V™ 提供相同的功能。

闪存(NetApp 虚拟存储层的组成部分)在虚拟化环境中可用于提高性能,在启动和登录风暴期间表现得尤为明显。

在异构存储阵列之间进行复制

基于阵列的灾难恢复解决方案通常要求源阵列与目标阵列采用相同的配置。不支持来自同一供应商的不同阵列型号,并且您无法在来自两个不同供应商的阵列之间进行复制。

通过将 V 系列用作现有存储阵列的前端,您可以实现复制目标,同时还能够减少带宽需求。NetApp SnapMirror 软件 只复制更改的块,因而可以提高复制效率。SnapMirror 压缩可进一步减少网络带宽消耗。对主数据进行重复数据删除能够减少需要复制的数据量。

适用于异构存储环境的 V 系列集成数据保护。V 系列可以提供本地 Snapshot 副本、SnapMirror 复制以及 SnapVault 磁盘备份。

图 4) 适用于异构存储环境的 V 系列集成数据保护。V 系列可以提供本地 Snapshot 副本、SnapMirror 复制以及 SnapVault 磁盘备份。

开发与测试

开发与测试、质量保证、数据仓库以及数据库环境中的其他操作通常都需要大量生产数据库副本。这些副本会消耗大量存储,更不必说电耗、散热和数据中心空间。此外,创建完整数据库副本所需的时间也会令人望而却步。这些限制通常会导致开发人员和测试人员不得不使用很少的副本和过期的数据集来完成工作。

结合使用 NetApp V 系列控制器与 NetApp FlexClone 虚拟副本功能,您可以改变这一现状,将需要的存储量降至原本所需存储量的一小部分,并且在几分钟内即可创建可用的数据库“副本”。

例如,对于一个 100 GB 生产数据库的开发/测试通常是从完整镜像开始,然后为开发人员和测试人员分别提供若干副本。如果我们保守地假定开发人员需要两个副本,测试和 QA 需要三个副本,那么存储总需求(包括生产数据库)为 700 GB。保留完整镜像(避免对生产存储造成任何影响)并使用 FlexClone 来创建开发/测试副本可将存储总需求减少到仅为 250 GB — 需要的存储减少了 64%(假设开发/测试卷中的平均更改率约为 10%)。创建这些副本的总时间也缩短为几分钟,而不再需要数小时。

在开发环境中使用 V 系列。

图 5) 在开发环境中使用 V 系列。

NAS 或 SAN 网关

有时,在基于块的存储阵列上有可用容量,但却需要 NAS。一种可行的办法是配置传统文件服务器,但是这会导致服务器出现无序增长、高延迟和可靠性低下的情况。在某些情况下,您可能需要或想要使用现有阵列不支持的 SAN 协议,如 iSCSI 或 FCoE。

NetApp V 系列能够同时支持 SAN 和 NAS 协议,因此是理想的网关之选。一个 V 系列控制器便可替代大量文件服务器,在降低成本和复杂性的同时提高了可用性。而且,它还可以提供常用 SAN 协议,包括 FC、FCoE 和 iSCSI。

性能加速器

也许您认为将 V 系列放置在现有存储阵列前端可提高性能是违背常理的,但是凭借额外的控制器缓存层以及“随处写入”文件布局(WAFL® 文件系统)和虚拟存储分层 等 NetApp 技术,较之单独的本机阵列,V 系列实际上可以显著提高每磁盘的每秒 I/O 操作数 (IOPS)。

Enterprise Strategy Group 最近完成的一项研究 表明,与单独的阵列相比,放置在第三方阵列前端的 V 系列 V3270 针对常见工作负载(如 OLTP、Exchange、文件服务和 Web 服务)可提供高出三到六倍的 IOPS,并且延迟时间也大为减少。在所有情形中,都对数据集进行了重复数据删除,并且提升的性能很大程度上归功于 V 系列上的重复数据删除感知型缓存。与单独使用阵列相比,在 V 系列中添加闪存可进一步将性能提升五到八倍。

在 V 系列中安装闪存尤其能够为 VDI 环境带来更多优势,因为传统存储阵列可能会无法承受启动风暴和登录风暴所带来的负荷。

V 系列入门

做出部署 V 系列的决定后,配置环境就只是一个非常简单的过程了。但是,注意遵守一些基本准则,可以帮助您更轻松地实现目标。

  • 查看 NetApp 互操作性表工具 (IMT)(需要 NOW® 访问权限),以确保存储阵列、交换机和微程序版本在 V 系列中受支持。
  • 在使用 V 系列的每个存储阵列上配置新 LUN。
  • 将这些 LUN 连接到 V 系列控制器。按照 NetApp TR-3461:《V 系列最佳实践指南》 中介绍的最佳实践执行操作,尤其是关于布线、分区以及提供指向阵列 LUN 的路径的最佳实践。
  • 配置 V 系列后,即可使用合适的工具将数据迁移到其中。例如,使用 Storage vMotion®,可以便捷地迁移 VMware® 虚拟机。

V 系列与其他 NetApp 技术的结合使用

与 NetApp FAS 平台一样,V 系列可以与各种 NetApp 技术结合使用,这才是关键所在。而且,限制非常少。正如之前所提到的,RAID-DP 只能与 NetApp 磁盘架结合使用(来自存储阵列的 LUN 在这些阵列上得到保护)。

除了上述优势之外,您还可以在所使用的存储中充分利用所有熟悉的 NetApp 功能。

表 1) V 系列支持的技术。

高效存储集成数据保护 存储协议其他
  • 重复数据删除
  • 压缩
  • 精简配置
  • FlexClone
  • RAID-DP(仅限 NetApp 磁盘)
  • Snapshot
  • SnapRestore®
  • SnapMirror
  • SnapVault
  • SnapManager 套件
  • SnapProtect®
  • MetroCluster™
NAS
  • CIFS
  • NFS
SAN
  • FC
  • FCoE
  • iSCSI
  • OnCommand 套件
  • MultiStore®
  • 虚拟存储层
    • 闪存
    • 闪存池
    • Flash Accel
  • 虚拟存储控制台

结论

NetApp V 系列开放式存储控制器旨在将 NetApp 高效存储、集成数据保护、统一存储及其他功能的优势融入来自 EMC、HP、HDS、IBM 和 Fujitsu 的存储阵列。通过将 V 系列部署为前端来虚拟化这些阵列可以为您带来显著的优势。

您可以大幅减少虚拟化环境中所需的存储总量,并提高性能。开发/测试操作也可以使用更多最新的关键数据集副本,从而缩短上市时间。此外,借助 V 系列,您还可以在异构阵列之间进行复制,并利用现有存储不支持的 NAS 或 SAN 协议。

若要了解有关 NetApp V 系列的更多信息,请参阅 NetApp TR-3461:《V 系列最佳实践指南》以及最新的 ESG 实验室验证报告,该报告介绍了对各种 V 系列功能的测试,包括在 VMware 环境中实现的容量节省以及相较于单独使用第三方阵列所提升的性能。您也可以查看 《Data ONTAP 8.1.1 V 系列集成指南》(需要 NOW 访问权限)。

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Steven Lusnia V 系列推广专员兼架构师 NetApp

Steve 在 NetApp 已工作超过十三个年头。2003 年年中,他开始为 NetApp 大客户提供服务,这些大客户希望在其现有存储阵列和传统 SAN 环境中利用 NetApp 功能。这些较早采用新技术的企业促进了 V 系列产品的开发。2006 年,Steve 任职于产品团队,利用他的现场经验进一步推动了 V 系列产品的发展。

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