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集群NAS的發展及應用

信息數據的爆炸式增長,導致企業用戶的信息存儲變得日益復雜。如何解決這個新難題?

據IDC的統計,在快速增長的信息數據當中,基于文件類型的非結構化數據的增速極快,全球存儲市場的總出貨量中將有80%的容量被文件級數據所覆蓋。在經營活動中產生的大量信息,是企業的寶貴財富,必須像銀行賬戶一樣進行妥善保護。如何應對高速的數據增長,已成為企業用戶面臨的一個難題。

集群存儲成為趨勢

眾所周知,NAS (Network Attached Storage) 技術是用來存儲文件等非結構化數據的首選方案。在企業數據中心,NAS通過IP網絡幫助用戶實現了多服務器數據共享的功能。然而,由于業務和數據的大量增加,盡管單臺NAS的最高容量已經達到了PB(Petabyte)級,但仍然難以滿足要求。面對越來越多的數據,企業用戶只好不斷購買越來越多的NAS存儲,這樣一來,NAS存儲就像以前的DAS (Direct Attached Storage) 和SAN (Storage Area Network)一樣 ,形成了新的“信息孤島”——多文件系統,多命名空間,多個掛載點。這給企業里的IT維護人員帶來了不小的麻煩。

曾經有一段時間,NAS技術與SAN技術之間出現了激烈的爭論,SAN要一統江山,NAS也要稱霸天下。但隨著時間的推移,由于越來越多的用戶將注意力放在NAS或者SAN是否能夠滿足不同應用的需要,NAS與SAN最終形成了互補的存儲解決方案,我們既需要NAS去存儲Web、圖片文件等非結構化數據,同時也需要SAN來幫我們存儲結構化的數據(比如數據庫)。NAS與SAN的融合顯得順理成章。

集群NAS,實際上代表了存儲向集群化發展的必然方向。其實,不管是NAS還是SAN,這種不斷向上擴展(Scale-up)的模式幾乎已走到盡頭??纯碈PU技術,不也從不斷地提高頻率轉變為增加內核嗎?

集群存儲最明顯的優勢就是靈活性。對于企業用戶而言,用戶可以根據當前的需要來購買存儲。不管是多高的性能,多大的容量,用戶都可以自由選擇,可以按需購買,即買即用,而不是立刻花費高成本購買一臺非常大的存儲設備,大幅度減少了用戶初期的建設成本。

集群存儲的另一個優勢是提供良好的可管理性。不管用戶購買了多少個控制器,多少個磁盤,它們看起來還是一套系統。毋庸置疑,管理一套系統肯定比管理多套系統要容易些。

集群NAS的技術發展

集群NAS(Scale-out NAS),可以理解為橫向擴展的NAS系統,區別于以前的向上擴展模式(Scale-up)。它有以下兩種常見的技術實現方式:

集群架構:顧名思義,這種架構就是構建在集群文件系統之上的方案。該架構支持多個引擎節點同時共享一組SAN上的卷,同時能夠提供一個全局的命名系統,這個系統能夠通過負載均衡算法,將前端的訪問請求平均分配到各個引擎上。這個文件系統還能提供一套文件鎖機制,確保所有的引擎節點在同一時間可以訪問到同一個卷上的數據。華為現已推出基于集群架構的N8000系列集群NAS產品,其各節點之間實現了工作負載均衡,集群架構和負載均衡的設計可以避免節點故障帶來的風險,即使數據中心內的服務器發生故障,服務依然可以照常提供。

RAIN架構:即Redundant Array of Independent Node架構。由多個獨立節點組成一個統一的NAS系統,每個節點有自己的計算和存儲資源。RAIN架構的優點很明顯,首先是獨立節點本身的成本較低,通?;赬86的硬件平臺架構,這意味著系統在擴容時不需花費太多;其次,每做一次擴容,就相當于對整個系統的計算能力、Cache緩存、存儲空間等進行了提升,整個系統的性能提升相當明顯;最后,從可靠性來看,只要不是所有的節點都失效,系統就是可用的。

實際上,這兩種技術方式各有優劣。從響應時間上看,集群架構的產品具有一定的優勢;從擴展性方面來看,RAIN架構優勢明顯。這兩種技術若能長期發展,又能互相競爭,就能讓Scale-out NAS技術不斷地提高和完善。

近年來,集群NAS快速壯大,云存儲技術同時也在不斷發展。實際上,集群NAS的技術特點與云存儲有很多的共同之處,集群NAS可看成是云存儲的一個前傳或子集,兩者都因快速增長的非結構化數據而生,將存儲設備與應用軟件集合起來協同工作,也都是以一個整體系統對外提供數據存儲和業務訪問功能。所不同的是,云存儲要大得多,云存儲超越了傳統的數據中心概念,跨越局域網、廣域網和互聯網,包含了網格技術、分布式文件系統等技術。

種種跡象表明,集群NAS的身影將出現在越來越多的數據中心里。未來,隨著云存儲技術的進一步發展,集群NAS將會逐漸融入到云存儲中,成為云存儲的一部分。

集群NAS的優勢應用

傳統的存儲能夠很好地適應交易型的應用,特別是數據庫類型的基于塊的應用。但是,隨著近年來數字設備的不斷普及,數字相片、數字視頻等文件的大量產生,對各種存儲的需求量隨之激增。另外,網絡應用特別是web2.0的發展,對存儲的低成本和高擴展性提出了新挑戰。傳統的存儲架構很難適應這些應用場景,集群NAS系統越來越受歡迎。一般認為,集群NAS較適合以下兩種類型的應用:

web服務:Web服務包括大家所熟知的博客、社區交友、網上店鋪等,這些用戶往往對存儲空間有較大的需求,這是由于在博客和交友網站中大量上傳的數碼照片、視頻文件,網上店鋪里琳瑯滿目的商品也都是數碼照片、Flash動畫等。每個用戶需要的空間都在不斷增長,同時有越來越多的用戶不斷加入。這些應用的存儲需求與企業數據中心的存儲需求完全不同,無法進行有效預測。所以,我們必須提供一種擴展性十分強大的存儲架構,它能隨著業務量的增長擴展到相當大的規模。毋庸置疑,集群NAS在這方面有著先天的優勢。

文件歸檔存儲:信息記錄在紙質的票據上,既不利于保存,也不利于查找。隨著高速的掃描技術及存儲技術的不斷發展,紙質票據電子化的應用越來越多,比如金融領域中大量的手填票據需要電子化,法院領域中大量的案件卷宗記錄等。這類應用對性能的要求并不高,但是對容量的需求很大,對成本較為關注。集群NAS的大規模擴展能力能夠很好地滿足這個需求。

從目前來看,集群NAS的靈活性和易管理的優勢,能夠幫助企業用戶應對非結構化數據的飛速增長。但是,集群NAS在某些功能尚顯不足,主要體現在快照的管理和恢復,遠程的復制容災方案,多協議的支持等方面。

盡管集群NAS存在一些不足,但是我們仍然看到使用集群NAS的用戶在不斷地增加,集群NAS能夠非常好地適應數據的爆炸式增長。

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