自动分层存储：提高性能，降低成本？

自动化分层过程

无论是存储分层还是自动存储分层，都不是新技术。事实上，惠普公司声称在1996年就实施了自动存储分层。然而，AST的应用一直比较缓慢。这是因为最早的部署需要付出巨大的努力来进行数据分类和开发控制数据在层间移动的策略。多数情况下，数据是基于时间进行迁移的，而这一般不是一个最好的评判因素。

现在AST的部署采用了精密的算法，根据厂商和设置的不同，计算使用数据的范围从4KB数据块到1GB数据块不等。计算是基于与其它区块相关的访问需求进行的，因为没有定义的“高需求”。数据可以在高需求期间被提升到更高的层级并在需求减少时降低层级。该算法的质量决定了产品的价值而块的大小决定了工作量是否合适。较小的块通常更适于随机I/O，而较大的块对于顺序I/O更有利。

老牌厂商和新兴厂商都能够提供AST的功能。一些新的厂商，例如戴尔康贝(Dell Compellent)，已经把自动存储分层作为其产品架构的基石了。按照公司的Storage Center产品线和它的Fluid Data Architecture，它已成为唯一一个将AST整合到架构中的产品。Fluid Data Architecture按照2MB大小的粒度移动数据块。

同样，对于Avere Systems公司，AST在其FXT设备中也是一个必选的功能。但是，它增加了使用任意网络附加存储(NAS)或者JBOD盘阵作为tier 3层存储的功能。因此，Avere公司同时提供了盘阵间和盘阵内的分层。另外，Avere公司使用了其自己的文件系统，这给了它额外的方法在它的算法中来控制数据的移动。FXT是一个“一劳永逸”的模式，它不允许用户编辑移动的策略，尽管层可以单独进行扩展以配合工作量的变化。

对于Arnold Worldwide的首席信息官(CIO)Greg Folsom来讲，简单是关键问题。Folsom认为，戴尔康贝的系统安装和管理是“及其容易”的。Arnold Worldwide，一家位于波士顿的广告代理公司，使用了三层的分层策略和两种不同的存储方法。他开玩笑说：“这些事情太容易了，甚至有人告诉我，我们的存储管理者不在办公室都能管理它们”。

Chris Elam，Arnold Worldwide的高级系统工程师，开始使用了戴尔康贝的缺省自动分层存储策略，然后再对策略进行调整。戴尔康贝的Enterprise Manager工具帮助了Elam，使策略与使用模式相关联。“Enterprise Manager帮助我们看到系统中的数据究竟是如何被访问的。利用这些信息，我们为其中一些应用建立了tier 1-2层的分层策略，而对另外一些应用建立了tier 2-3层的分层策略。我们已经使用这个系统超过四年了，并且很长时间不需要改变这些策略，” Elam说。新卷只需要在建立时简单地指定到某个策略即可。

固态存储补充分层

Xiotech公司提供了另外一种“一劳永逸”的AST实施方式。Xiotech公司的Hybrid ISE产品将固态硬盘和磁盘封装在一个14.4TB 3U的容器中。14.4TB中，1TB是固态硬盘，剩下的是900GB 10Krpm的SAS硬盘(tier 2层)。控制器级别的软件，叫做Continuous Adaptive Data Placement，从部署的时候开始自动管理数据的摆放。尽管公司提供了一个图形化的ISE Analyzer工具用于强调I/O的活动，但实际中，用户不能调整任何参数或者配置。公司认为他们设计的Hybrid ISE是没有必要调整的。

在提供更多可配置架构的厂商之中，NetApp公司强调性能和容量独立扩展的能力。公司的Flash Cache(PAM II)产品类似于其它厂商tier 0层的固态硬盘。尽管它能够支持多层，但NetApp声称，在许多案例中，只是简单地分为两层：Flash Cache和tier 2层或者tier 3层。那是因为，他们发现数据会向着“热”或者“冷”的方向发展，而很少处于它们之间。缓存用于缓冲写动作以避免性能下降。数据块移动尺寸的最大粒度仅仅是4KB。尽管这个体系架构可能比其它系统需要更多的闪盘(总容量的10%到20%)，但其消除了相对昂贵的tier 1层的硬盘，同时把冷数据扩展到更多的SATA驱动器上，在获得相同性能的同时，有一个较低的成本。再有，NetApp将AST与重复数据删除和压缩相结合，应用于机械旋转的磁盘，可以获得更加巨大的空间效能。因为数据是通过WAFL文件系统和Data Ontap进行管理的，所以在数据变热由低层上升到tier 0层的时候，不需要被“还原”。相同的自动存储分层功能适用于所有NetApp的产品线。

CERN，瑞士日内瓦的欧洲核子研究中心，在Oracle的RAC数据库上使用了NetApp公司的Flash Cache。“在使用Flash Cache之前，我们必须以IOPS来衡量一切，而不管存储的利用率，”CERN IT部的Eric Grancher说。“现在，我们可以对IOPS和容量都进行优化。我们已经从昂贵的光纤通道硬盘迁移到廉价的SATA硬盘。这已经给我们带来了巨大的节约。” Grancher发现NetApp系统非常适应工作负载从而导致管理上非常简单。他的经历已经表明，当闪存在存储中时，比其在服务器中时会有更好的综合性能。“用NetApp系统缓冲数据相对于用数据库服务器缓冲更加稳定，后者经常因为打补丁或者更新而重启。存储服务器上的数据缓存已经‘成熟’，因而消除了常常发生的低性能时期，这是我们每次重启后都要经历的痛苦的冷服务器缓存阶段，”他说。

EMC公司的全面自动化存储分层(Fully Automated Storage Tiering(FAST))是另一个可配置系统的例子。FAST拥有一个安装向导，允许你用缺省配置进行简单部署，EMC认为，大多数用户在大多数情况下这么做是“一劳永逸”的。其它用户可以利用FAST Tier Advisor，这是一个通过一段时间收集使用统计信息的工具。那些统计数据可以用于对特定应用的优化策略。用户也可以依据随机读还是顺序读，从768KB到1GB之间设置移动数据块的尺寸。

EMC公司推荐用户开始用大约3%的容量作为tier 0层，20%用于tier 1层，77%用于tier 3层。Tier Advisor将会通过一段时间跟踪使用情况，tier 1层会被减少到最低程度，甚至小于在更高和更低层之间的一个缓冲器。在任何情况下，Tier Advisor允许用户基于真实的使用方式对任意层进行优化。