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從基礎談起:V 系列開放式儲存控制器
Steven Lusnia
Steven Lusnia
NetApp V 系列推廣者暨架構設計師

「從基礎談起」系列文章探討廣受歡迎的 NetApp® 技術基礎,本文是這系列的第八篇文章。

IT 團隊之所以選擇 NetApp,是因為我們的創新功能可以簡化資料管理及降低成本。NetApp 在 2003 年首次推出 V 系列開放式儲存控制器,讓非 NetApp 品牌的儲存設備也能使用完整的 NetApp 功能集。V 系列可為 EMC、HP、HDS、IBM 及 Fujitsu 等儲存陣列提供完整的儲存虛擬化功能,讓您享有 NetApp 儲存效率、整合式資料保護、統一化儲存及其他功能的好處,而且完全不會浪費現有的儲存投資。時至今日,已有 2,000 多個客戶站台使用 10,000 多個 V 系列控制器。

V 系列概況

圖 1)V 系列概況。

V 系列的成功歸因於它具備的重大優勢:

  • V 系列使用儲存效率功能,例如一線儲存設備的重複資料刪除技術 (Deduplication)、資源隨需配置 (Thin Provisioning)、壓縮和複製,至少可減少 35% 的總體容量需求,此節約效益通常達到 50% 以上。
  • 整合式資料保護 (IDP) 功能可簡化及加速資料保護作業。這些功能包括:NetApp Snapshot™ 複本、SnapMirror® 複寫、SnapVault® 磁碟對磁碟備份,以及 SnapManager® 套裝軟體的虛擬化整合和應用程式整合資料保護。
  • 將您現有的儲存陣列連接到 V 系列,即可提供一個閘道,用以支援所有常見的 NAS 與 SAN 傳輸協定,包括 NFS、CIFS、光纖通道 (FC)、iSCSI 和 Fibre Channel over Ethernet (FCoE)。
  • V 系列控制器能夠執行叢集化的 Data ONTAP® 8,因此可將現有的儲存陣列納入 NetApp 叢集,以享有更多的功能。
  • V 系列也可做為 FlexPod® 組態的一部分,以便將您現有的儲存設備納入 FlexPod 架構內。

V 系列可幫助您提高現有儲存陣列的儲存效率和功能。本章「從基礎談起」將探討 NetApp V 系列的運作方式、常見的使用案例,以及部署最佳實務做法等內容。

V 系列的運作方式

在邏輯上,可將 V 系列組態想成包含一個前端和一個後端。前端是指 V 系列控制器內的一切,再加上到主機、到磁帶裝置、或 V 系列與 FAS 控制器之間的連線。後端組態則是定義 V 系列如何連接到儲存陣列本身,以便在儲存陣列和主機之間提供一個虛擬化階層。

至於後端組態,您可在儲存陣列上建立 LUN,並呈現給 V 系列(本文後面的「開始使用 V 系列」段落將會討論後端組態的最佳實務做法)。呈現給 V 系列的 LUN 都是受到儲存陣列保護的 RAID,通常會使用 RAID 1、RAID 5 或 RAID 6,您可自由選擇。

V 系列控制器會使用指派給它的 LUN 來建立集合體(儲存集區)。RAID 0(串接)用來串接集合體內所有 LUN 的資料,將寫入作業分散到所有的 LUN 以提高效能。

設定好 LUN 並連接到 V 系列之後,就能使用 NetApp 介面和功能在 V 系列上執行資源配置和資料保護等工作,提供單一介面來進行儲存管理。從管理觀點來看,V 系列就像是一個 NetApp 系統,管理方式就像其他任何 NetApp 設備一樣。您可建立靈活的磁碟區(FlexVol® 磁碟區);NFS 與 CIFS 共享區;以及 iSCSI、FCP 和 FCoE LUN,就像在 NetApp 磁碟上操作一樣。您也可使用儲存效率功能,例如資源隨需配置 (Thin Provisioning) 重複資料刪除技術 (Deduplication) 壓縮複製,以及整合式資料保護功能,包括快照、SnapMirror和 SnapVault。您可在不同的 V 系列系統之間,或者在 V 系列與 FAS 系統之間進行複寫。基本上,可以在 NetApp FAS 系統上執行的一切工作,都能在 V 系列系統上執行。

圖 2 說明使用其他廠商儲存設備建立的 V 系列集合體,和使用 NetApp 磁碟建立的集合體之間的差異。請注意,不同於 RAID-DP® 技術的是,所有的 NetApp 效率功能都存在於集合體或更高的層級,因此也適用於 V 系列集合體和 NetApp 磁碟區,以及建立在這些集合體之上的 LUN。

V 系列邏輯圖

圖 2)V 系列邏輯圖。

以下幾點是 V 系列結構中很容易被忽略的細節。

  • 支援 NetApp 磁碟:從 Data ONTAP 7.3 開始,就可將 NetApp 磁碟櫃加入現有的 V 系列系統。如果您需要在 V 系列組態中新增容量,這項能力可賦予您更高的靈活度。
  • 將現有陣列的一部分虛擬化:您不必將現有陣列中所有的儲存設備都連接到 V 系列。您可將一些陣列 LUN 指派給 V 系列,其他陣列 LUN 則指派給其他主機。
  • 在 V 系列後面放置多個陣列,而且可以是不同廠商的陣列:管理多家廠商的儲存設備是很複雜的工作。將 V 系列放在一組異質陣列的前面,即可提供單一管理點和一組統一化功能,並能簡化管理工作。
  • 可使用多個 V 系列系統做為單一陣列的前端:依據您的需求,可將多個 V 系列控制器放在單一後端陣列的前面。例如,可將多個較小的 V 系列控制器放在一個極大陣列的前面。
  • 可使用 NetApp 虛擬儲存層將 V 系列的效能最佳化:NetApp 虛擬儲存層 可讓您在 V 系列控制器層級(Flash Cache 快閃快取)、集合體層級(NetApp 磁碟上的 Flash Pool 快閃集區)以及伺服器層級(Flash Accel™ 技術)上部署快閃記憶體,進一步提升效能及降低成本。
  • V 系列可搭配叢集化的 Data ONTAP 8:叢集化的 Data ONTAP 8 可讓您在單一叢集中加入最多 24 個 NetApp 控制器。如此便可提供眾多的功能,讓您的 IT 基礎架構更加敏捷機動。在這種叢集中包含 V 系列控制器,您就能在進階叢集中加入現有的陣列。不會中斷營運的資料移轉功能意味著無需安排停機時間,即可執行所有必要的維護和管理,使資料基礎架構的機動性大增。
  • 可將 V 系列納入 FlexPod 組態中:像 FlexPod 這樣的整合式基礎架構解決方案可簡化部署新 IT 基礎架構的程序。只要在您的 FlexPod 組態中包含 V 系列控制器,就能繼續使用現有的儲存容量。

使用案例

IT 團隊選擇 V 系列,以享有其效率、整合式資料保護和統一化儲存功能,以及其他許多的功能。最常見的使用案例包括:

  • 提升虛擬化環境的效率。
  • 在不同廠商的陣列之間進行複寫。
  • 針對開發和測試作業建立更合用的資料複本。
  • 做為 NAS 或 SAN 閘道。
  • 提高現有儲存設備的效能。

虛擬化環境。

大多數的虛擬化環境裡都有數十甚至數百個相同作業系統的複本。這種高度重複的特性,使得虛擬伺服器和虛擬桌面 (VDI) 環境,成為使用 V 系列來改善效率的理想目標。

如果您的虛擬化環境是裝載在不支援重複資料刪除的儲存陣列上,那麼加入 NetApp V 系列控制器就能讓您回收大量的儲存資源,而這些資源能夠重複使用以滿足其他需求,進而減少您所需的整體儲存投資。通常可以釋出配置給虛擬機器作業環境的 50% 至 80% 的儲存資源,以便重複使用。

虛擬化環境中使用 V 系列

圖 3)在虛擬化環境中使用 V 系列。

一旦將虛擬化環境移轉到 V 系列後,您就可繼續使用現有的資源配置方法搭配重複資料刪除技術,或者可以使用 NetApp FlexClone® 技術來配置虛擬複本,以維持虛擬化環境的空間效率。NetApp Virtual Storage Console 可在 VMware® 環境中簡化此一程序,而 NetApp OnCommand® Plug-in for Microsoft® 則適用於 Hyper-V™ 環境。

Flash Cache 快閃快取是 NetApp 虛擬儲存層的一部分,可用在虛擬化環境中以改善效能,尤其是在開機和登入作業高峰時。

在異質儲存陣列之間進行複寫

用於災難恢復的陣列型複寫解決方案通常要求來源和目標陣列的組態必須相同,並不支援同一家廠商的不同陣列機型,如果您需要在兩家不同廠商的陣列之間進行複寫,可說是束手無策。

但是如果使用 V 系列做為現有儲存陣列的前端,就能順利進行複寫,同時還可降低頻寬需求。NetApp SnapMirror 軟體只會複寫變更過的區塊,因此能提高複寫效率。SnapMirror 壓縮功能可進一步降低網路頻寬用量。刪除一線設備的重複資料,可進一步減少需要複寫的資料量。

V 系列在異質儲存環境中的整合式資料保護。V 系列可提供本機 Snapshot 快照複本、使用 SnapMirror 進行複寫,以及使用 SnapVault 執行磁碟型備份

圖 4)V 系列在異質儲存環境中的整合式資料保護。V 系列可提供本機 Snapshot 快照複本、使用 SnapMirror 進行複寫,以及使用 SnapVault 執行磁碟型備份。

開發與測試

開發與測試、品質保證、資料倉儲及資料庫環境中的其他作業,通常需要許多份正式作業資料庫的複本。這些複本會耗用大量的儲存資源,更別提消耗的電力、冷卻和資料中心空間了。除此之外,建立完整的資料庫複本所需的時間可能極長。這些限制通常會影響執行工作的方式,因為開發人員和測試人員使用的複本太少,而且資料集也已過時。

使用 NetApp V 系列控制器搭配 NetApp FlexClone 瞬間建立複本所支援的虛擬複本功能,可讓您輕鬆改正此一情況,將所需的儲存量減少到未使用此技術時的一小部分,在幾分鐘內即可建立可使用的資料庫「複本」。

例如,100GB 正式作業資料庫的開發 / 測試通常是以製作完整鏡像為開始,接著分別為開發人員與測試人員製作數個複本。如果我們保守假設開發人員需要兩份複本,而測試與 QA 需要三份複本,則整體儲存需求(包括正式作業資料庫)為 700GB。保留完整鏡像(避免對正式作業儲存設備造成任何影響),並使用 FlexClone 製作開發 / 測試複本,可將儲存空間的總需求降低為僅剩 250GB,共減少 64% 所需的儲存空間假設開發 / 測試磁碟區的平均變動率約為 10%)。建立這些複本的總時間也縮短到幾分鐘,而非許多小時。

在開發環境中使用 V 系列

圖 5)在開發環境中使用 V 系列。

NAS 或 SAN 閘道

有時候您的區塊型儲存陣列上還有容量可用,但您需要的卻是 NAS。一種可能做法是設定傳統的檔案伺服器,但是這可能造成伺服器雜亂擴充、高延遲和不可靠。而在其他情況下,您可能需要或想要使用不受現有陣列支援的 SAN 傳輸協定,例如 iSCSI 或 FCoE。

NetApp V 系列能同時支援 SAN 與 NAS 傳輸協定,是最理想的閘道。單一 V 系列控制器就能代替大量的檔案伺服器,減少成本和複雜度,同時增加可用度。此外它還提供常用的 SAN 傳輸協定,包括 FC、FCoE 和 iSCSI。

效能加速器

位於現有儲存陣列前端的 V 系列能夠提高效能,這項特點可能與您所想相反,但由於它有另一層控制器快取,以及諸如隨處寫入檔案配置(WAFL® 檔案系統)和虛擬儲存層等 NetApp 技術,V 系列與單獨使用原生陣列比較起來,實際上每個磁碟機每秒可以驅動多更多的 I/O 作業 (IOPS)。

最近的研究顯示,Enterprise Strategy Group 證實若將 V 系列 V3270 放在其他廠商陣列之前,則在處理 OLTP、Exchange、檔案服務和 Web 服務等常見工作負載時,提供的 IOPS 比單獨使用陣列多出三到六倍,而且延遲時間也縮短。資料集裡的重複資料在所有情況下都會被刪除,加上 V 系列的快取功能已與重複資料刪除技術整合,因此可使效能大幅提升。在 V 系列加上 Flash Cache 快閃快取,則可更進一步提升效能,效果為單獨使用陣列的五到八倍。

安裝了 Flash Cache 快閃快取的 V 系列在 VDI 環境中優勢特別明顯,傳統儲存陣列可能無力應付這些環境的開機和登入作業高峰。

開始使用 V 系列

一旦您決定部署 V 系列,設定環境就是很簡單的工作。注意以下幾個簡單的指導方針有助於成功使用。

  • 請先檢閱 NetApp 互通性對照表工具 (IMT) (需要 NOW® 存取權),確定 V 系列能夠支援您的儲存陣列、交換器和微碼 (microcode) 版本。
  • 在要搭配 V 系列使用的每個儲存陣列上設定新的 LUN。
  • 將 LUN 連接到您的 V 系列控制器。遵循《 NetApp TR-3461:V 系列最佳實務做法指南》(英文)中詳述的最佳實務做法,尤其是接線、分區和提供陣列 LUN 路徑。
  • 設定好 V 系列之後,就可使用適當的工具將資料移轉到系統上。例如,Storage vMotion® 是移轉 VMware® 虛擬機器的便利方式。

V 系列搭配其他 NetApp 技術使用

V 系列與 NetApp FAS 平台可以搭配使用的 NetApp 技術完全相同,這是不容忽視的優點。限制極少。如前所述,RAID-DP 只能搭配 NetApp 磁碟櫃使用(儲存陣列中的 LUN 在這些陣列上受到保護)。

除此之外,您可在現有的儲存設備上使用所有您熟悉的 NetApp 功能。

表 1)V 系列支援的技術。

儲存效率整合式資料保護儲存傳輸協定其他
  • 重複資料刪除技術
  • 壓縮
  • 資源隨需配置
  • FlexClone
  • RAID-DP(僅限 NetApp 磁碟)
  • Snapshot
  • SnapRestore®
  • SnapMirror
  • SnapVault
  • SnapManager 套件
  • SnapProtect®
  • MetroCluster™
NAS
  • CIFS
  • NFS
SAN
  • FC
  • FCoE
  • iSCSI
  • OnCommand 套件
  • MultiStore®
  • 虛擬儲存層
    • Flash Cache 快閃快取
    • Flash Pool 快閃集區
    • Flash Accel
  • Virtual Storage Console

結論

NetApp V 系列開放式儲存控制器的設計,是要將 NetApp 儲存效率、整合式資料保護、統一化儲存和其他功能等優點,提供給 EMC、HP、HDS、IBM 和 Fujitsu 等儲存陣列。部署 V 系列做為前端系統,就能將上述陣列虛擬化,提供極大的優勢。

您可大幅減少虛擬化環境中需要的儲存設備總量,同時能夠提升效能。您的開發 / 測試作業能夠使用更多最新的重要資料集複本,進而縮短上市時程。此外,使用 V 系列可在異質陣列之間進行複寫,也可使用不受現有儲存設備支援的 NAS 或 SAN 傳輸協定。

若要深入瞭解 NetApp V 系列,請參閱《NetApp TR-3461:V 系列最佳實務指南》(英文)和最新的「ESG 實驗室驗證報告」(英文),這份報告說明各種 V 系列功能的測試結果,包括在 VMware 環境中可節省的容量,以及和單獨使用其他廠商陣列的效能比較。您也可以參考《Data ONTAP 8.1.1 的 V 系列整合指南》(英文)(需要 NOW 存取權)。

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Steven Lusnia V 系列推廣者暨架構設計師 NetApp

Steve 在 NetApp 任職已超過 13 年。2003 年中期,他開始負責想在現有儲存陣列和傳統 SAN 環境中運用 NetApp 功能的大型 NetApp 客戶的業務,在這些早期採用者的協助下開創 V 系列產品線。到了 2006 年,Steve 加入產品團隊,使用他的實務經驗進一步推動 V 系列產品的進展。

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