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叢集式 Data ONTAP 8.2 有哪些新功能?
Julian Cates
Julian Cates
技術行銷工程師

過去一年半左右的時間,Tech OnTap® 電子報分享了許多有關叢集式 Data ONTAP® 作業系統的文章。叢集式 Data ONTAP 相關技術有助於增加 IT 機動性,並以虛擬儲存服務、應用程式自助服務及整合多家供應商硬體的能力,建立靈活的軟體定義儲存 (SDS) 設備,讓您的資料中心可因應未來預做準備。您可在本月 Vaughn Stewart 撰寫的文章內閱讀更多 SDS 相關資訊。

叢集式 Data ONTAP 每次所發行的版本均會增強既有功能,並提供多項新功能,包括:

  • 不中斷營運,能排除預期停機時間的需求。
  • 效率最大化,僅需少量的儲存硬體,即可完成更多的工作,且在管理硬體上耗費較少的時間。
  • 順暢擴充,在資料不用離線即可進行中斷式技術更新的狀況下,可從小規模開始成長擴充。

本文會先總覽叢集式 Data ONTAP 8.2 新增的新功能,再詳細剖析部分最重要的功能:

  • 服務品質 (QoS)
  • 現有資料保留控制器升級
  • 適用於 Microsoft® Windows® 的全新功能

新功能

叢集式 Data ONTAP 8.2 提供為數眾多的增強及全新功能。表 1 重點摘要許多新功能。

表 1)叢集式 Data ONTAP 8.2 的新功能。

特性 優勢
不中斷營運與資料保護
  • 現有資料保留線上控制器升級
無須遷移資料或在資料離線的狀況下,即可將儲存控制器升級。(稍後詳細說明。)
  • 磁碟區層級、高儲存效率的 SnapVault® D2D 備份
備份至二線儲存設備或遠端儲存設備,並保存重複資料刪除技術,以減少網路頻寬及所需的儲存量。
效率與管理
  • 服務品質 (QoS)
限制會被儲存虛擬機器(簡稱 SVM,原先的名稱為 Vserver)、磁碟區、檔案或 LUN 消耗的資源。(稍後詳細說明。)
擴充性
  • 大型 SAN 叢集
SAN 和混合式 SAN/NAS 叢集現在支援多達 8 個節點。
  • 單節點叢集與無交換器式 2 節點叢集
從小規模開始成長並且以有效率的成本擴充,最多可有 8 節點和 23PB (SAN) 或 24 節點和 69PB (NAS)。
  • 無限磁碟區增強
無限磁碟區能讓您建立橫跨無數控制器的單一大型磁碟區。有了叢集式 Data ONTAP 8.2 後,您就能在單一叢集建立無數個無限磁碟區,並使用 NFS 和 CIFS 傳輸協定。
  • 叢集內 FlexCache® 軟體
FlexCache 讓您在儲存叢集間打造出快取架構,以便在 NFS 上進行下列工作:加快平行軟體建置、動畫呈現、EDA、震測分析和金融市場模擬。
  • 擴大限制
8.2 版大幅放寬原本叢集式 Data ONTAP 內的既有限制,讓平台更容易擴充。支援範圍包括:
  • 多達 10 萬個 NFS 用戶端
  • 累積大小多達 400TB
  • 24 節點叢集中有 12,000 個磁碟區
  • 8 節點叢集中有 49,000 個 LUN
Windows 增強功能(稍後詳細說明。)
  • SMB 3.0
適用於 Hyper-V™ 及其他功能的增強不中斷營運
  • ODX
從主機卸載資料移轉到 NetApp® 儲存設備
  • 自動定位
NetApp 的獨特功能,提供用戶端到儲存設備最直接的路徑
  • BranchCache v2
提供 Windows 客戶在本機快取資料以提升效能,尤其是透過 WAN 的連線
  • 檔案存取稽核
支援監控、實證、法規遵循和還原需求
其他
  • IPv6
提供傳輸協定與 SNMP 的支援

利用服務品質加強工作負載管理

叢集式 Data ONTAP 使用儲存虛擬機器 (簡稱 SVM,原先名稱為 Vserver),使實體儲存設備裝置無法存取資料。可以將 NetApp 儲存叢集分成不同的 SVM,各自以不同的權限來管理。這些 Vserver 可用來安全地隔離個別的用戶(例如在服務供應商環境中)或個別的應用程式、工作群組、事業單位等。因為 SVM 不受特定實體資源約束,您不需中斷運作也能調整其資源。

每個應用程式或用戶通常具有自己的 SVM,該 SVM 是由應用程式擁有者或租戶管理。(如有需要,單一租戶環境可於單一 SVM 中操作。)應用程式驅動儲存服務可透過 OnCommand® 外掛程式和 API 取得,應用程式擁有者可經由熟悉的應用程式管理工具,對資料自動進行資源配置、保護和管理。

叢集式 Data ONTAP 8.2 新增工作負載管理

將無數個工作負載放到儲存系統或儲存叢集時,可能會發生一個工作負載影響其他工作負載的過量活動情況。這在多用戶環境中尤其常見,舉例而言,服務供應商所處的多用戶環境,可能會使您無法掌握特定租戶使用所提供給企業的儲存設備之情況。這就是我們將品質服務 (QoS) 新增至 Data ONTAP 8.2 的原因;這是基礎作業系統的一部分,因此不需要另外一個授權。

QoS 工作負載管理讓您能透過建立政策來定義服務層級 (該政策可控制資源),而資源會被儲存物件,如:磁碟區、LUN 和包括 VMDK 的檔案或 SVM 所消耗,以管理效能峰值並提升顧客滿意度。依據每秒 MB 或每秒 I/O 操作次數 (IOPS) 來定義限制。每秒 MB 限制適用於處理大型區塊 I/O 的工作負載,而 IOPS 限制則適用於交易工作負載。

QoS 可讓您將許多工作負載或用戶整合到單一叢集中,而不需擔心最重要的工作負載會受影響,或是一個租戶分割中的活動會影響另外一個租戶。

使用 QoS

留意少數最佳實務做法,有助於獲得最佳的 QoS 結果。

QoS 目前可和多達八個節點的叢集一起運作。您可以對相同叢集內不同類型的儲存物件設限,但無法在物件上巢狀處理限制。舉例而言,如果您對磁碟區設限,即無法對 LUN 或磁碟區內的檔案設限。同樣地,如果您在 SVM 上設限,即無法在 SVM 內儲存物件置入額外的限制。依 SVM 原則彙總和包括 SVM 內的每個物件。

透過建立原則群組並對各個原則群組採用限制,會採用 QoS。舉例而言,原則群組包含單一 SVM、無數個 SVM 或應用程式所使用的大量磁碟區。虛擬環境中,原則群組包含一個或多個 VMDK 檔案或含有資料存放區的 LUN。將限制採用至原則群組是對原則物件內含所有物件的合併限制。排程器會主動控制工作情況,使資源得以平均分配至群組內所有物件。

請注意,物件不能在相同的叢集節點上,如果物件移動,則原則限制依然有效。您可以依據 IOPS 或 MB/s 在原則群組設限,但兩者無法同時設立。

原則群組達到其資料處理量限制時,傳輸協定階層會啟用節流功能。額外的 I/O 會排入佇列,且不會影響其他的叢集資源。對應用程式或使用者而言,達到限制的行為與實體儲存系統處理本身效能限制的行為應十分類似。

原則群組包含大量儲存物件,如:SVM、磁碟區、LUN 或檔案。原則群組的限制適用於共同群組內的所有物件。

圖 1)原則群組包含大量儲存物件,如:SVM、磁碟區、LUN 或檔案。原則群組的限制適用於共同群組內的所有物件。

QoS 是由叢集管理員所管理,無法委派給租戶或管理 SVM 的應用程式擁有者。

無須移動資料即可升級控制器

最後,儲存控制器均需升級為新硬體。叢集式 Data ONTAP 的先前版本會不中斷地移動 HA 配對的有效資料、升級其控制器及返回資料,以利程序進行。此資料移動或磁碟區移動的過程已大幅改善,並完成升級和多項其他的維護及管理功能。

叢集式 Data ONTAP 8.2 會另外完成控制器升級且毋須使用聚集重置(縮寫為 ARL,一種新程序)移動資料,即能簡化並加速升級程序。由於叢集式 Data ONTAP 內的所有叢集節點均為 HA 配對的一部分(單一節點叢集除外),聚集重置讓其得以將有效聚集從 HA 配對的一個控制器完整傳遞至另一個,以利升級程序且無須移動資料。

使用 ARL,遷移資料至其他控制器、升級既有控制器及遷回資料所花的時間比以往明顯地減少許多。

ARL 的運作方式

ARL 過程分為幾個階段進行。

  • 驗證階段:在這個階段中,會確認資源和目標節點的狀況並重新配置集合體。
  • 預先確認階段:在這個階段中執行的重新配置完成之前,必須執行的處理。這包含準備要重新安置、設定旗幟及傳輸特定非關鍵子系統資料的集合體。這個階段中發生的處理在必要時只需還原或清理。
  • 確認階段:在這個階段中,會完成與重新配置集合體到目標節點的相關聯處理。一旦進入確認階段後,便無法中止 ARL。在這個階段中進行的處理,會在客戶或主機應用程式可接受的一段時間內執行。僅當控制權自來源節點轉移至目標節點時,集合體才會暫時離線。這段時間一律不超過 60 秒。通常為時 30 秒。

如果在驗證階段或預先確認階段期間進行的檢查因故未實現,則可能會中止 ARL 處理。如果中止處理,便會有一系列的清理處理將任何發生的活動進行還原。

以下提供控制器升級步驟的總覽。請注意,邏輯介面 (LIF) 是 NAS 客戶或 SAN 主機用來存取網路儲存設備的「虛擬化」網路介面。

1. 使用 ARL 將集合體從節點 A 移轉至節點 B。
2. 將資料邏輯介面 (LIF) 從節點 A 移轉至節點 B。
3. 停用 HA 配對的儲存設備容錯移轉 (SFO)。
4. 在雙節點的叢集中,將 Epsilon(用來維護叢集內的節點仲裁)移動至節點 B。
5. 將節點 A 更換為節點 C(新的控制器),並執行所有設定、磁碟重新指派,並授權節點 C 的管理。
6. 使用 ARL 將集合體從節點 B 重新配置到節點 C。
7. 將資料 LIF 從節點 B 移轉至節點 C。
8. 將節點 B 更換為節點 D(新的控制器),並執行所有設定、磁碟重新指派,並授權節點 D 的管理。
9. 啟用 SFO。將指定的集合體和 LIF 移轉至節點 D。

使用 ARL 進行標準控制器升級步驟。

表 2)使用 ARL 進行標準控制器升級步驟。

請注意,在執行 ARL 時,會停用配對的 HA。在配備快閃快取 (Flash Cache) 智慧型快取的儲存控制器中,當移動集合體時,快取的資料並不會在快取之間進行傳輸;目標節點上的快取需要花費時間提升傳輸集合體的資料溫度。如果新的控制器較其所取代的控制器大,則可能需要額外的機架空間來容納新的控制器。

ARL 的最佳實務做法

注意幾個最佳實務做法有助於順利進行集合體重新配置。

  • 在控制器機箱內配備內部磁碟的控制器(例如,FAS2200 系列),需要使用磁碟區搬移來將內部磁碟機上的資料實際重新配置到其他儲存設備。
  • 您可以使用 ARL 來升級至執行相同版本或更新版本 Data ONTAP 的儲存控制器。(更新版的軟體有時會支援新的硬體。)如果因升級而導致混合版本的狀態,則叢集中的其他節點應盡快升級至相同版本。執行更新版 Data ONTAP 的節點無法將集合體重新配置到執行舊版 Data ONTAP 的節點。
  • 當叢集中其他 HA 配對處於容錯轉移狀態時,請勿使用 ARL。
  • 您可以平行方式發佈集合體重新配置。但是,可能必須考慮目標節點上的磁碟區限制。在平行執行數個 ARL 的情況下,驗證檢查可能無法找出超過磁碟區限制的解決方案。如果即將到達此限制,建議按順序執行 ARL 工作。
  • 當兩個工作使用相同的資源時,應個別執行 ARL 工作和磁碟區搬移。
  • 將用戶端和主機的重試限制的最小值設定為 60 秒,並將會支援的傳輸協定重試間隔設定為 120 秒。

Microsoft Windows 的全新功能

叢集式 Data ONTAP 8.2 提供多種全新功能,來改善 Windows 環境的使用體驗。

支援 SMB 3.0

CIFS 使用 Windows 環境中進行網路檔案共享的基礎 SMB 傳輸協定。SMB 3.0 在先前版本的 SMB 傳輸協定(SMB 2.0 和 2.1)中新增全新功能,可改善不中斷營運 (NDO) 及 Windows 環境中的其他作業。

持續可用度共享 (CA) 能提升 Microsoft Windows Hyper-V 的可用度。如果客戶在使用先前版本的 SMB 傳輸協定時發生儲存控制器容錯轉移事件,必須重新連接至儲存設備。使用 CA 時,檔案控制代碼便持續存在,在網路暫時中斷及儲存設備容錯轉移期間,依然可提供不中斷的服務。

當發生儲存設備容錯轉移時,會使用見證傳輸協定來警示客戶主動將要求搬移至存留的儲存節點。

針對用戶端的容錯轉移,執行 SMB 3.0 的客戶在檔案開啟時會指定應用程式的實例 ID。接著,NetApp 叢集上的適當節點會在檔案控制的生命週期中維護這個 ID。如果一個用戶端發生故障,則存留的用戶端可以使用這個 ID 來回收檔案存取。

卸載式資料傳輸 (ODX)。這個新的 SMB 3.0 功能讓 Windows 客戶可以使用 NetApp 儲存設備來完成資料複製,以減少主機和網路的負載。在相同的磁碟區內、相同節點的磁碟區之間以及不同節點的磁碟區之間,皆可使用這個功能。

當使用者啟動檔案複本時,檔案會在適當的 SVM 中開啟,為要複製的資料產生權杖。接著,這個權杖會傳送至具指示的目標 SVM 以複製資料。啟動複本,並於完成後通知客戶。

請盡可能為要複製的檔案製作實體複本而非實體複製,以節省儲存資源並減少完成作業所需的時間。

SMB 自動定位。此 NetApp 的獨家功能會將客戶的要求重新導向至託管磁碟區的節點上的邏輯界面 (LIF),將資料存取最佳化。因為磁碟區可以在 NetApp 叢集中動態搬移,因此可能會發生客戶透過位於其他叢集節點上的 LIF 存取磁碟區的情況。

使用自動定位時,如果叢集節點收到另一個節點上的磁碟區要求,會將用戶端轉介至該節點上的 LIF 之 IP 位址來滿足日後的需求,以最佳化資料路徑並將延遲現象降到最低。

BranchCache。BranchCache 讓資料可在用戶端或專用快取伺服器上進行本機快取,以改善讀取效能,特別是在透過 WAN 存取資料的狀況。絕大部分的客戶可以使用 BranchCache 來快取資料,並彼此共享該資料的存取(由作為 CIFS 共享內容伺服器的 NetApp 叢集進行調節),或者可以配置主機代管的快取伺服器,從個別客戶提取快取資料。「全面共享」(all-shares) 或「單一共享」(per-share) 上的每個 VSM 內,均可配置 BranchCache。

FPolicy

FPolicy 可提供檔案原則的控制及組態。合作夥伴應用程式可以使用這個架構來連接到 NetApp 儲存設備,以監控和控管檔案存取作業。FPolicy 最初在 Data ONTAP 6.4 推出,如今也首度在叢集式 Data ONTAP 中亮相。

FPolicy 提供各種使用案例,例如,檔案阻隔、配額管理、檔案存取稽核以及歸檔。常見的使用案例包括:

  • 檔案歸檔。在客戶存取時還原歸檔的檔案。
  • 檔案存取監控。可記錄任何檔案作業。
  • 檔案稽核。這個使用案例維持檔案物件的存取紀錄。
  • 檔案阻隔。視訊及音樂等檔案可能會受到阻隔而無法儲存。
  • 目錄配額。這個使用案例提供目錄配額的細緻化控制 (fine-grained control)。

檔案存取稽核

檔案存取稽核可讓您:

  • 監控對受保護資源的存取,並於必要時採取行動。
  • 證明安全事件在需要實證的環境中確實(或並未)發生。
  • 符合法規記錄保存要求。
  • 利用詳細稽核的資訊進行恢復,以回到已知的良好狀態。

叢集式 Data ONTAP 可記錄由 NTFS ACL 和 NFSv4 aduit ACL 所定義的成功與未成功的資料存取。事件會產生並提供於 SVM 層級,而存取事件紀錄會產生並提供於多個分散式節點。

結論

叢集式 Data ONTAP 第 8.2 版提供眾多新功能,持續擴充 NetApp 儲存設備的功能,讓儲存環境更有效率且更易於擴充,同時消除計劃性停機時間的需求。QoS 可讓您建立彈性的原則架構,來控制特定工作負載所消耗的大量資源;而集合體重新配置則讓您可以輕鬆快速地升級儲存控制器,同時讓資料保留在原地。Microsoft Windows 環境的新功能提供您前所未有的新選項,在改善 Windows 可用度之際,控制和稽核檔案存取。

 對於叢集式 Data ONTAP 8.2 有任何意見嗎?

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作者:Julian Cates | 技術行銷工程師

目前擔任技術行銷工程師的 Julian 專注於研究叢集式 Data ONTAP 及安全的多重租戶共享之研究。在 NetApp 服務 9 年的職涯中,他效力於「系統工程及專業服務」部門,從事售前和售後的相關工作,並擔任聯合 VMware® 和 NetApp 解決方案的技術行銷人員。

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