存儲虛擬化如何應對文件增長

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我們到底應該怎樣這種左右為難的境地當中的呢？顯而易見，一方面，我們可以很容易的利用Windows或者Linux的文件服務器再加上直連存儲系統(tǒng)或者SAN存儲系統(tǒng)來構(gòu)建出一臺文件服務器來存放非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)。另一方面，我們還有傳統(tǒng)的縱向(Scale-Up)擴展方式的NAS系統(tǒng)，但是卻不可橫向(Scale-Out)擴展，擴展能力受限。比如，NetApp在發(fā)布Ontap8之前是并沒有先進的集群以及單一命名空間的產(chǎn)品的，唯一的擴展方式就是再購買一臺更大容量和性能的Filer(NetApp的NAS設備)或者干脆部署一臺獨立的NAS以脫離當前的NAS系統(tǒng)。

數(shù)據(jù)存儲行業(yè)已經(jīng)很深刻的認識到這個情況，很多廠商都已經(jīng)采取了不同的策略推出了文件系統(tǒng)和NAS虛擬化產(chǎn)品，這些產(chǎn)品能夠幫助用戶解決當前面臨的棘手問題。雖然這些產(chǎn)品被宣稱可以解燃眉之急，但是市場反應還是比較冷淡。“塊級別的虛擬化用了10年才得以深入人心，”Stillwater,Minn.-basedStorageIOGroup公司的創(chuàng)辦者以及高級咨詢師GregSchulz這樣說道，“NAS虛擬化仍然處于早期階段，在被人廣為采用之前，會經(jīng)歷一段很長的時間?！?/P>

在后端的文件存儲層與客戶端之間嵌入一個邏輯層次，這種虛擬化文件訪問的方法被認為是應對非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)所帶來的挑戰(zhàn)的一種最保險的方式。與塊級別的虛擬化類似，實現(xiàn)文件訪問虛擬化的方式也不止一種，相反，我們有多種架構(gòu)和方法來在文件虛擬化市場上角逐。

共享命名空間：相反的，共享命名空間，又被稱為全局命名空間，會將多個物理設備或者節(jié)點之上的非共享命名空間整合成一個全局的單一的命名空間。有兩種實現(xiàn)方法，第一種是簡單的將后面的多臺文件存儲系統(tǒng)中的命名空間進行整合，然后成為一個新的統(tǒng)一命名空間，這種方式也是文件系統(tǒng)虛擬化產(chǎn)品以及集群NAS的普遍做法。第二種方式則是使用集群文件系統(tǒng)，也就是一個單一的文件系統(tǒng)會被分不到多個物理節(jié)點上。(譯者注：前者可以理解為松耦合，后者可以理解為緊耦合，前者容易擴展，后者擴展性差。)

1.文件系統(tǒng)的虛擬化(整合)是文件虛擬化的方式之一。

站在一個較高的角度來審視的話，文件系統(tǒng)虛擬化相當于將多個獨立的文件系統(tǒng)進行積累和整合，成為一個大的文件系統(tǒng)池，而客戶端訪問這個池的時候就像在訪問一個單一的單元，感覺不到底層的多個獨立文件系統(tǒng)的存在。換句話說，客戶端所看到的是一個單一命名空間而不是底層的文件存儲。底層的文件存儲可以是一臺獨立的NAS設備，或者一批不同類型的文件服務器和NAS設備。文件系統(tǒng)虛擬化有針對性的解決了兩個主要問題：它給用戶提供了一個單一的虛擬文件存儲空間;它提供了其他的存儲管理功能比如在線數(shù)據(jù)遷移以及文件路徑固定化處理(當文件在底層各個存儲空間內(nèi)移動的時候?qū)ι蠈涌蛻舳送该?。

文件系統(tǒng)虛擬化的一個最大好處便是它可以被方便的部署在現(xiàn)存的環(huán)境中同時不會對現(xiàn)存的服務器以及NAS設備產(chǎn)生影響。當然，也有一些劣勢，即文件虛擬化并不能夠簡化對底層各個文件存儲空間實體的管理操作。

2.集群文件系統(tǒng)是文件虛擬化的另外一種方式。

集群文件系統(tǒng)可以說是下一代NAS系統(tǒng)中的一部分，它的機制可以突破傳統(tǒng)縱向(scale-up)架構(gòu)的NAS系統(tǒng)所帶來的限制。集群文件系統(tǒng)一般由提供塊級訪問的存儲節(jié)點(典型情況下起配3個節(jié)點)組成，通過簡單的向系統(tǒng)中增加更多的節(jié)點，整個系統(tǒng)可以擴展到PB級的文件存儲容量。集群文件系統(tǒng)將所有節(jié)點粘合了起來，對外向客戶端提供一個全局的單一命名空間。

提供基于集群文件系統(tǒng)的NAS廠商的代表有：FalconStorSoftware公司的HyperFS(OEM自中國國內(nèi)的集群文件系統(tǒng)廠商：藍鯨BWFS),Hewlett-Packard(HP)公司的StorageWorksX9000NetworkStorageSystems,IBM’sScaleOutNetworkAttachedStorage(SONAS),IsilonSystems公司,Oracle公司的SunStorage7000UnifiedSeries,Panasas公司,Quantum公司的StorNext以及Symantec公司的FileStore。

3.集群NAS系統(tǒng)是文件虛擬化的第三種方式。

集群NAS系統(tǒng)的架構(gòu)囊括了基于集群文件系統(tǒng)的NAS系統(tǒng)的多個好處。與基于集群文件系統(tǒng)的NAS系統(tǒng)所不同的是，集群NAS系統(tǒng)并不是在所有節(jié)點上都承載同一個單一文件系統(tǒng)，而是在每個節(jié)點上都維護各自獨立的文件系統(tǒng)，然后在高層將這些獨立的文件系統(tǒng)進行松耦合，對外表現(xiàn)為同一個根路徑入口，供客戶端來訪問。從某種意義上講，集群NAS屬于一種將橫向(scale-out)技術(shù)、多節(jié)點存儲架構(gòu)與文件系統(tǒng)整合者三個角色結(jié)合起來的合體。除了可以整合異構(gòu)文件系統(tǒng)之外，它還可以整合本地存儲節(jié)點上的文件系統(tǒng)。BlueArc公司的Titan以及Mercury系列的橫向架構(gòu)的NAS是集群NAS的典型代表。

4.NAS網(wǎng)關(guān)可以看做一種文件系統(tǒng)虛擬化設備。

部署于塊級存儲系統(tǒng)前端，NAS網(wǎng)關(guān)可以凌駕于塊級存儲之上而提供NFS和CIFS協(xié)議的數(shù)據(jù)訪問。這種網(wǎng)關(guān)設備大多數(shù)NAS廠商都提供，它通常可以允許將第三方經(jīng)過認證的塊級存儲設備進行整合虛擬化，然后形成一個單一命名空間。

NAS虛擬化產(chǎn)品有些是開源軟件。比如，ApacheHadoopDistributedFileSystem(HDFS)就是開源的，它可以處理分布式的文件同時保證文件的冗余，而且當某個文件尺寸大于其底層的物理存儲空間時，仍然可以保證這個文件的邏輯視圖，對上層屏蔽底層的差異。HDFS兼容商業(yè)化的硬件，可以支持幾個甚至數(shù)以千計的節(jié)點。開源文件系統(tǒng)另外一個例子是GlusterclusteredfileSystem，利用它可以部署一個具有單一命名空間的NAS系統(tǒng)。

與其在傳統(tǒng)的NAS系統(tǒng)上花費大量的費用，不如選擇一個開源的文件系統(tǒng)，運行在廉價的硬件組件之上，這種做法顯得更實惠。但是開源的文件系統(tǒng)對于企業(yè)來講并不是一個最好的選擇了。它們需要仔細的調(diào)校以及大量的維護工作，以及了解所選擇的開源軟件的細節(jié)。另外，這些開源軟件并不提供與傳統(tǒng)NAS一樣的售前售后服務?？捎眯?、可靠性、性能以及服務支持是企業(yè)存儲所關(guān)注的，而這些正是開源軟件的痛處。開源文件系統(tǒng)對于云存儲提供商或者那些想用存儲平臺來獲利的公司來講卻是一個很好的選擇，同時，對于研究和教育機構(gòu)來講也是適合的，但是畢竟不適合企業(yè)用戶。

在很多情況下，直接使用橫向(scale-out)架構(gòu)的NAS系統(tǒng)來替代現(xiàn)有的文件存儲系統(tǒng)并不是一個好選擇。能夠?qū)⒉煌愋偷奈募鎯ο到y(tǒng)整合成一個大的單一命名空間的文件系統(tǒng)虛擬化產(chǎn)品與傳統(tǒng)NAS系統(tǒng)以及橫向(scale-out)的NAS系統(tǒng)應當是一種互補的關(guān)系，尤其是在將傳統(tǒng)文件存儲轉(zhuǎn)向新類型存儲的期間。“很多用戶購買了NAS，目的是得到一些諸如復制、歸檔以及快照等的增值功能，但是他們并不對所有文件都是用這些功能?！盇utoVirt公司的市場副總裁BrianGladstein這樣說道，“我們可以讓這些客戶將現(xiàn)存的低端文件存儲與更高速更強的文件存儲系統(tǒng)混合使用，同時給他們提供一個單一命名空間?！?/P>

即便是對于一些可以將他們的非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)集中存儲到支持單一命名空間的中心NAS設備的公司，也不可避免的存在一些并沒有被整合進來的NAS孤島。這些孤島可能是存放有部門私有數(shù)據(jù)，或者被認為是一些不值得存放在相對較昂貴的NAS設備上的數(shù)據(jù)。文件系統(tǒng)虛擬化產(chǎn)品則允許將這些不怎么受待見的數(shù)據(jù)與NAS設備一起整合成為一個全局命名空間。

文件系統(tǒng)虛擬化的第二種使用場合是數(shù)據(jù)遷移。在導致數(shù)據(jù)從一個物理位置被遷移到另外一個物理位置所發(fā)生的眾多原因中，主要的三個原因是：獲得了新數(shù)據(jù)、存儲基礎架構(gòu)升級以及數(shù)據(jù)重分布項目。因為文件虛擬化產(chǎn)品可以實現(xiàn)對不同類型的文件存儲的虛擬化訪問，所以這些產(chǎn)品就可以提供天然的數(shù)據(jù)遷移方案。另外一個應用場景則是自動分級存儲?？梢栽谖募摂M化產(chǎn)品內(nèi)嵌入一個可以根據(jù)不同元數(shù)據(jù)類型比如最后訪問時間、文件尺寸及類型等而定義數(shù)據(jù)遷移規(guī)則的引擎，這樣可以實現(xiàn)將對應的數(shù)據(jù)遷移到合適的存儲層級中。

文件虛擬化產(chǎn)品有兩種交付形態(tài)：獨立的物理設備或者獨立的軟件產(chǎn)品。以軟件形式交付的文件虛擬化產(chǎn)品，其優(yōu)勢則是提供非常靈活的部署以及對硬件的自由選擇，而且這種形態(tài)交付的產(chǎn)品具有很低的廠商依賴性。相反的，以獨立物理設備交付的文件虛擬化產(chǎn)品，一般會以一個整合的、經(jīng)過性能優(yōu)化以及其他優(yōu)化的產(chǎn)品包形式交付，由于硬件和軟件皆由同一家廠商提供，所以兼容性的風險也就降低了。

與微軟DFS還有一點不同，AutoVIrt提供了一個策略引擎，它可以實現(xiàn)基于策略的數(shù)據(jù)遷移、整合、復制以及數(shù)據(jù)分級，同時毫不影響用戶對數(shù)據(jù)的訪問。目前這個引擎只支持CIFS，AutoVirt計劃在年底推出對NFS的支持。

EMC的Rainfinity文件虛擬化設備：Rainfinity是EMC公司的一個文件虛擬化產(chǎn)品家族，可以虛擬化非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，同時也提供數(shù)據(jù)遷移以及文件自動分級服務。Rainfinity全名命名空間設備對用戶以及應用程序提供了一個單一的掛載點，Rainfinity文件管理設備提供基于策略的自動分級，Rainfinity文件虛擬化設備提供了透明數(shù)據(jù)移動功能。

與F5的ARX所不同的是，Rainfinity文件虛擬化架構(gòu)被設計為一種可以在帶內(nèi)與帶外模式之間自由切換的模式。ARX在多數(shù)情況下為帶外模式，數(shù)據(jù)流直接在客戶端與后端的多個獨立的文件存儲系統(tǒng)之間流動。當有數(shù)據(jù)遷移的需求時，設備會切換到帶內(nèi)模式。