解析Flexible Volumes灵活卷技术
2013-11-22 10:45:23 来源：华军科技数据恢复
上一系列笔者介绍了DS4000系列的各项技术及应用，本系列将为大家详细介绍NAS系列产品的技术介绍，让大家对这一整套网络存储有更深层次的了解。本系列第一篇我们来看一下灵活卷（Flexible Volumes）技术。
Flexible Volumes是一个具有重大意义的新技术，所有的卷被视为逻辑的数据容器，同时可以在不破坏底层物理存储结构的前提下被独立的设置、调整大小、管理和移动。
Flexible Volumes的概念
FlexVol技术可以自动集中存储资源，便于您在一个大型磁盘池中创建多个灵活的卷。用户就可以简化操作，最大限度地提高利用率和效率，并可以快速、无缝地进行修改。并可以随时随地根据需要以最低成本增加存储容量，并且无需中断业务运作。FlexVol技术提供了存储虚拟化解决方案，能够减少业务中断并降低风险，同时还具有很高的灵活性，可以快速方便地适应企业不断变化的需求。
一个Aggregate被定义为给卷（Volumes）分配空间的许多磁盘的池（Pool）。从管理者的角度来看，卷仍保持着对主要项的数据管理。但由于是对管理者透明，Flexible Volume现在面向的是逻辑项而不是传统的物理存储了。
Flexible Volumes因此不再受限于他们存在的磁盘的限制了。你可以在一个存储的“池”中定义一个你需要多大的空间的FlexVol， 而不是由你创建卷所在的磁盘个数硬性规定。一个FlexVol也可以不需要停机任意收缩或者扩展。同时Flexible Volumes可以在Aggregate所拥有的所有物理磁盘上实现条带化。对于那些性能敏感的应用来说，Flexible Volumes比那些由磁盘个数限定大小的卷拥有更好的性能。
Flexible Volumes对性能的提高
在Data ONTAP 7G中，RAID组仍由磁盘组成，其中包含一个校验盘（如果是RAID-DP则需要两块校验盘）和一定数量的数据盘。以前Data ONTAP 将一个或多个RAID组组成一个卷（Volume）。这种方式现在还可以在7G中实现（在7G中称之为传统的“traditional”卷），但是从7G以后RAID组将通常组成一个Aggregates。
下面举个例子来看，假设在数据库系统中有一个存放数据文件的卷是一个最繁忙卷，再Data ONTAP 7G之前，该卷只能存在于给定的RAID组上。通常，根据卷的容量需求，RAID组将由少量磁盘组成。结果就是由于RAID是由很少的硬盘组成，此卷的性能将会受到磁盘数量的限制。
在Data ONTAP 7G中，RAID组被整合起来创建出一个Aggregates。由于卷仍然是存储管理的基本单位，它将跨越存在于一个IBM Filer 中组成Aggregates的所有磁盘，同时在这个大的Aggregates上也可以存在多个卷。这将使该卷充分利用所有磁盘的并行性能，满足在系统中某些比较繁忙的卷对于性能的要求。FlexVol是灵活的，因为底层的存储的物理结构不需被预分区。
FlexVol的容量担保
在Data ONTAP 7G中引入一个新的存储管理的概念——担保（guarantees）。担保的概念不同于以前用户们在使用iSCSI和Fibre Channel中所熟悉的“空间预留（space reservations）”。 担保扩展了管理员的权限，使其在卷或者文件创建前可以决定预分配的策略。使其充分贯彻所谓的“瘦供应（thin provisioning）”的概念。
担保，在卷一级的设置，用以决定在Aggregate上给一个Flexible Volume预分配多少空间。当客户在一个Aggregate上创建一个FlexVol， 你将制定其容量，同时你也可以制定担保的类型。一共有三种担保的类型可供选择，分别是卷（Volume）、文件（File）和None型。
卷（Volume）：卷担保类型确保在Aggregate上为Flexible Volume分配的总空间总是可用的，这也是Flexible Volume的默认设置。
文件（File）：在文件担保类型中，Aggregate确保为可重写的LUN或者文件保留的空间总是可用。
None：对于一个无预留空间担保类型的Flexible Volume来说，不管给卷中的LUN设置了多少预留空间，当容纳它的Aggregate没有足够的可用空间时，对预留空间的LUN的写操作都将失败。
灵活的容量规划
对于一个FlexVol的大小本质上是没有约束的，同时Flexible Volumes可以动态的调整大小。管理员可以将Flexible Volumes作为一个强大的工具为不同的用户、组和项目分配和提供存储资源。举例来说，假设一个数据库比原先预计增长快很多时，管理员可以在系统运行时随时重新配置相关的Flexible Volumes。 重新分配存储资源的过程不需要任何宕机过程，而且它是对用户透明的。
另外，当需要额外的物理空间时，管理员可以通过添加制定磁盘给Aggregate以提高其容量，新的磁盘将成为Aggregate的一部分，同时其容量和I/O带宽将对存在于该Aggregate中的所有的Flexible Volumes生效。
所有存在于同一个Aggregate上的Flexible Volumes的总容量也可以超过Aggregate的实际物理总容量。增加某一个FlexVol容量的同时也不需要改变存在相同Aggregate中其他的FlexVol的容量或者Aggregate本身的容量。
FlexVol的技术优势
灵活的尺寸：IBM的灵活卷的最小颗粒度是4KB，可以精确的适合各种大小的存储应用的要求。其它的系统需要卷或者文件系统的大小要基于底层物理或者逻辑磁盘的整数倍而定，显然会浪费数百兆甚至数吉以至更多的物理容量。
灵活地改变尺寸（收缩和扩展）：IBM FlexVol技术允许WAFL文件系统在线且安全的进行扩展和收缩，以使文件系统精确的适合用户的数据需求。其它的存储提供商基本能够提供不停机的容量扩展机制，但他们却不提供类似IBM FlexVol的无缝和简单的容量扩展，并且不能提供在线且安全的文件系统收缩的功能。
空闲空间池：由于IBM FlexVol可以像扩展一样简单的实现容量的收缩，已分配给FlexVol的未使用空间可以非常简单且安全的从FlexVol移出并重新分配给其它即将被填满需要更多空间的FlexVol。 通过IBM FlexVol技术，未使用或者未分配的空间在Aggregate容器层被视为一个池，可以被任意的FlexVol进行配置使用或者从FlexVol移出至池中。
精确的数据管理：FlexVol支持IBM高级的基于时间点数据镜像的快照（SnapShot）和根据不同时间间隔颗粒度进行的数据复制（SnapMirror）功能。用户会根据不同的数据种类需要不同快照和复制规则。现在可以将这些数据放于为其设定的FlexVol中，提供精确的快照和复制功能。
瘦容量提供：即FlexVol仅仅占用已经被写入实际数据的物理存储空间，其他在FlexVol中已定义但未被使用的容量并不占用实际的物理磁盘空间。另外，该功能在其它存储系统中是无法实现的，无论采用的是文件、LUN或者整个文件系统。
磁盘聚合提高性能：IBM FlexVol技术使用一个新的职能数据容器对象Aggregate。 通过使用Aggregate，FlexVol可以充分利用一个含有大量磁盘的条带化的全部I/O对各种大小和种类的数据对象进行访问。
简单化的存储系统管理：通过使用Aggregates，IBM FlexVol实际上已经消除了在存储产品上令数据管理员头痛的所有低级别的条带化的管理工作。Aggregates将注意力集中于数据的管理，而不是磁盘的管理，将他们从一味的磁盘驱动器的配置的噩梦中解脱出来。