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回归基础:NetApp 简化配置

本月,Tech OnTap 将推出一个新专题:回归基础。在本文以及今后的专题文章中,我们将讨论 NetApp 普遍应用的多种技术的基本原理,如重复数据消除、Snapshot®、FlexClone®、FlexCache® 和闪存缓存,以帮助您了解并开始使用这些技术。

常常会出现这种情况:您分配了大量存储,结果却是在很长一段时间内用不到这些存储。例如,一个设计学院估计需要为其学生和教师分配的存储为 27.5 TB,但是大多数人很少使用这些存储,甚至不会使用这些存储。

但是,通过在其 NetApp 存储上使用简化配置,该学院仅用 3.5 TB 的物理存储(利用率为 80%,超额分配率超过 8:1)就可以支持这些分配。购买额外的存储可能导致增加 9 万多美元的费用,而借助简化配置,则省去了这笔费用。

NetApp 简化配置旨在允许您向主机或用户提供超出您物理存储池中实际容量的逻辑存储。在写入数据时,动态地向每个卷或 LUN 分配存储空间,而非预先分配空间。在大多数配置中,当卷或 LUN 中的数据被删除(并且没有被任何 Snapshot 副本所占有)时,可用空间还将释放回公用存储池中。

采用此方法配置存储有许多好处:

  • 如上面的示例所示,可以避免存在大量已分配但未使用的存储。
  • 更高的利用率可以减少需要的存储量,从而降低直接资本支出 (capex)。
  • 由于存储占用的数据中心空间更少并且需要更少的电力和散热,因此运营支出 (opex) 也将减少。
  • 由于存储价格持续下降,因此与预先购买容量相比,在确实需要额外容量时再进行购买,可能会更加便宜。
  • 因为您可以管理单个可用存储池,所以容量规划十分简单。多个应用程序或用户可以从同一可用池中分配存储,从而避免出现一些卷的容量吃紧,而另一些卷却有多余容量的情况。
  • 您的存储环境变得更加灵活,并且可以更加轻松地响应变化。

传统配置与 NetApp 简化配置的对比。

图 1) 传统配置与 NetApp 简化配置的对比。

本期回归基础将探讨如何实施 NetApp 简化配置、最常见的使用案例、在 SAN 和 NAS 环境中实施简化配置的实践,以及更多内容。

如何在 Data ONTAP 中实施简化配置


NetApp Data ONTAP® 操作环境将物理磁盘整合成由数据磁盘和奇偶校验磁盘组成的 RAID 组。RAID 组集合在存储池(称为聚合体)中。聚合体是 RAID 组的集合。

在聚合体中创建 FlexVol® 卷。FlexVol 卷是用于存储数据的逻辑容器。主机使用 NAS 协议在 FlexVol 卷中直接访问和存储数据。对于 SAN 环境,在 FlexVol 卷中创建 LUN,并且主机访问 LUN。FlexVol 卷不直接与聚合体中的特定基础磁盘相关联。而是从基础物理存储容器中抽像出逻辑数据存储容器,同时提供使简化配置和其他 NetApp 存储功能可用的灵活性。

通过 FlexVol 卷,您可以使用软分配,从而简化配置超出物理聚合体中可用空间的空间。

图 2) 通过 FlexVol 卷,您可以使用软分配,从而简化配置超出物理聚合体中可用空间的空间。

Data ONTAP 在 FlexVol 卷和 LUN 级别实施简化配置。在 SAN 环境中,您可以在经过简化配置的 FlexVol 卷中创建简化配置的 LUN。一个简单的存储选项可以确定是否保证特定的卷或 LUN 可以从磁盘聚合体中获得物理空间。这意味着如果您当前未使用简化配置,则可以在现有卷和 LUN 上启用该功能,只需更改一个选项,而不会中断正在进行的操作。

常见的简化配置使用案例


一般而言,简化配置在具有大量服务器和应用程序的环境中可以带来最大收益。例如,适宜的环境还包括虚拟服务器环境和服务提供商环境(必须为大量用户分配存储)。该技术还非常适合为文件共享和主目录、磁盘到磁盘备份、Web 托管和 Internet 服务环境(包括照片存储和电子邮件帐户)以及信息服务配置存储。

以下示例介绍了简化配置如何在特定应用环境中带来收益,但并非涵盖了所有情况。

主目录。许多组织发现主目录的容量需求在用户群体中具有很大差别。在此处简化配置才具有实际意义。通过对存储主目录的 FlexVol 卷进行简化配置,您可以轻松地容纳需要大量空间的消耗者,而不会在需求较少的用户身上浪费宝贵的磁盘空间。

一家将简化配置用于主目录的公司为其 4,500 名用户各自分配了多达 1 GB 的网络文件存储。如果采用传统配置,将需要 4.5 TB 的物理存储,但使用简化配置,只需 600 GB 的物理空间即可满足需求。

磁盘到磁盘备份。磁盘到磁盘备份的配置比针对主存储需求分配空间要更加复杂。您不仅需要估计主存储的增长,还要了解每个卷中的变化率。一家向内部客户出售备份服务的公司成功地针对磁盘到磁盘备份在二级存储上应用了简化配置。在过去的一年中,客户的主存储容量从 500 TB 增长到 900 TB,但不需要额外的二级存储。

该公司的数据中心持续节省设备所占面积、电耗和散热,这些节省不仅代表着资金节省,还代表着其他大量收益。由于采用简化配置,该公司将购买新二级存储的时间推迟了一年。存储利用率从不到 40%(原因在于存在大量利用不足的卷)提高到近 70%。

虚拟服务器和桌面环境。另一个适宜采用简化配置的环境是虚拟化环境。对于每个虚拟机,通常分配 10 到 20 GB 的磁盘空间。但是,大多数 VM 安装只消耗一小部分空间。通过对这些卷进行简化配置,可以节省大量存储空间。

使用 NetApp 简化配置


通过在卷或 LUN 上设置相应的选项,可以在 NetApp 存储上启用简化配置。您可以通过将 guarantee 选项更改为 none 来对卷进行简化配置。您可以通过在 LUN 上更改预留来对 LUN 进行简化配置。可以使用 NetApp 管理工具(如 NetApp Operations Manager 和 NetApp Provisioning Manager)或输入以下命令来设定这些设置:

卷:vol options "targetvol" guarantee none

LUN:lun set reservation "/vol/targetvol/targetlun" disable

该更改是瞬时的且不会导致中断。

新安装。若要创建新的简化配置的卷,您可以在从命令行创建卷时,将 guarantee 设置为 none。使用 Provisioning Manager 时,您可以选择包含简化配置的配置概要文件,并让该工具对存储系统进行配置。

图 3 显示了 Provisioning Manager 中适用于 NAS 卷的简化配置选项。如图所示,您首先通过取消选中 Guarantee space for data and Snapshot copies 复选框来创建包括简化配置的策略。然后,任何分配给此概要文件的数据集都将进行简化配置。

显示适用于 NAS 卷的 Provisioning Manager 简化配置选项的屏幕截图。

图 3) 显示适用于 NAS 卷的 Provisioning Manager 简化配置选项的屏幕截图。

图 4 显示了用于对 LUN 进行简化配置的 SAN 选项。如图所示,您可以通过选择 Do not guarantee space for LUN or Snapshot copies 选项来创建 SAN 简化配置策略。任何分配给此策略的 SAN 数据集都将进行简化配置。

显示适用于 LUN 的 Provisioning Manager 简化配置选项的屏幕截图。

图 4) 显示适用于 LUN 的 Provisioning Manager 简化配置选项的屏幕截图。

现有安装。若要将现有卷转换为简化配置,您需要修改卷的 guarantee 选项(将其设置为 none)。这样可释放聚合体中为卷预留的空闲空间。使用任一 NetApp 管理工具也可完成此修改。

管理简化配置。简化配置的一个重要方面是恰当地监控空间利用率。由于经过简化配置的环境可以分配多于基础物理存储的逻辑空间,因此您需要可以监控存储系统的空间利用率并生成相应消息和警告的工具,以便于您及时做出反应,从而防止出现空间用完的情况。

例如,通过 Operations Manager,您可以针对不同的聚合体承诺级别和满仓级别来设置警报。您可以使用这些警报来提醒自己,以便于您可以针对存储消耗变化做出相应的反应。在采用简化配置的环境中,当聚合体的过度配置超过一定百分比或聚合体达到特定的满仓级别时,将向您发出警报。

何时不适合使用简化配置。以下情况下,不适合使用简化配置。牢记这些情况,以便明智地决定是否实施简化配置,以及在哪些卷上应用简化配置。

  • 如果卷上的存储消耗无法预测或变化无常
  • 如果使用卷的应用程序是任务关键型,即使短暂的存储中断也无法容忍
  • 如果您的存储监控流程不足以检测何时超出关键阈值;您需要明确的监控和响应策略
  • 当新存储采购所需的时间无法预测时;当采购过程过长,您无法尽快地使新存储联机,以避免用完空间时

SAN 与 NAS 的简化配置对比


在 SAN 环境和 NAS 环境中采用简化配置有一个很大的不同之处。将 LUN 分配给主机时,主机在 LUN 上创建自己的文件系统并自己进行记录。结果是,主机所了解到的当前在 LUN 内使用的空间量完全不同于存储系统所了解的情况。(这适用于所有 SAN 存储供应商,不仅仅是 NetApp。)图 5 说明了此问题。

说明主机和存储所了解的空间利用率如何变得不同步。主机不必立即重复使用已释放的块,而可能会分配新空间。

图 5) 说明主机和存储所了解的空间利用率如何变得不同步。主机不必立即重复使用已释放的块,而可能会分配新空间。

NetApp 提供了一项技术:空间回收。该技术可帮助您保留并重复使用已分配给 LUN 的磁盘空间。如果没有空间回收,在很长一段时间内都几乎不可能对 LUN 进行简化配置。很显然,这取决于特定应用程序使用存储空间的方式,但通常存储系统可能会不断分配空间,一直到 LUN 达到最大值,这时就好像您正常配置 LUN 一样。

NetApp 空间回收技术已集成到 NetApp SnapDrive® 并且不需要额外费用。通过 SnapDrive,服务器管理员可以采用基于向导的方法或通过命令行界面轻松地管理 NetApp SAN 存储。NetApp 还做了大量工作,以将 NetApp 空间回收与 Symantec™ 精简回收 API 相集成。

您可以在 LUN 上定期启动空间回收进程。GUI 工具将首先确定有多少空间可以收回,然后询问您是否要继续。您可以限制进程使用的时间,以确保其不会在高峰期运行。

以下是您运行空间回收需注意的事项:

  • 最好在创建 Snapshot 副本之前运行空间回收。否则,可释放的数据块将会被锁在 Snapshot 副本内,而无法释放出来。
  • 由于空间回收最初会占用主机上的周期,因此应在低活动期运行。
  • 运行进程时,可以继续向 LUN 进行正常数据通信。但是,在空间回收进程中,不可以执行以下操作:

- 创建或恢复 Snapshot 副本将停止空间回收。

- 不可以删除、断开或扩展 LUN。

- 不可以更改装载点。

- 不建议运行 Windows® 碎片整理。

结论


简化配置是一个重要的存储效率工具,可单独使用,也可以与 NetApp 重复数据消除、FlexClone 等其他存储效率解决方案结合使用。若要了解有关简化配置的更多信息,请查看下列资源:

  NetApp 简化配置:更适于开展业务
  Silverton Consulting:NetApp 简化配置:事半功倍
  通过 NetApp 简化配置和 Symantec 精简回收最大化存储效率

NetApp 社区
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Paul Feresten

Paul Feresten
NetApp
高级产品营销经理

Paul 于 2005 年加入 NetApp,致力于核心 NetApp 软件,其中包括 Data ONTAP、MultiStore®、FlexClone 和简化配置。他有 30 多年的行业经验,从事过产品管理、销售、市场营销和行政管理等多种工作任务。加入 NetApp 之前,Paul 曾在 Data General、Digital Equipment Corporation、MSI Consulting 和 SEPATON 任职。

Uday Boppana

Uday Boppana
NetApp
产品经理

Uday 目前负责 Data ONTAP 的 WAFL® 和文件系统功能,其中包括存储效率、无中断数据移动和 Snapshot 功能。Uday 于 2004 年加入 NetApp,曾任与各种 Data ONTAP 功能(包括 SAN、FlexClone、WAFL 和存储效率)相关的工程、技术营销和产品管理等职务。Uday 拥有北卡罗来纳州立大学的计算机科学硕士学位。

 
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